破碎機錘（chuí）頭材（cái）質的選擇及改性

這（zhè）是解決關於提高錘頭耐磨性（xìng），延長其使用（yòng）壽命（mìng）問題的較主要、較根本的方式。下（xià）麵主要介紹以下這（zhè）種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研（yán）製。

錘式破碎機（jī）的關鍵部件是板錘和錘頭，其安全性、可靠性、耐磨性（xìng）和使用（yòng）壽（shòu）命（mìng）等性能（néng），直接影響破碎機的安全生產、正常運行及生產成本。有一個例子，曾有一個工廠所用（yòng）的破碎機是PC1600×1600錘式破碎機，試用過很多廠家提（tí）供的高錳鋼（gāng）板錘和錘頭，但有（yǒu）的使用時（shí）出現掉塊和斷裂，有的工作表麵（miàn）出現（xiàn）嚴重的犁溝（gōu）和流變，隻能使用（yòng）1到3個月（yuè）。為此（cǐ），該廠與（yǔ）一家有限公（gōng）司合作，共同開發研製了一種改性（xìng）高錳鋼板錘和錘頭。並經過幾年的（de）使用證明，這種板錘和錘頭能夠有效避免上述問題，使用壽命和抗磨損（sǔn）能力較以往所用（yòng）的普通高錳鋼產品（pǐn）提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼板（bǎn）錘和錘頭的缺點（diǎn）

高錳鋼板錘和錘頭的鑄（zhù）態組織是奧氏體和（hé）碳化物，經過水韌處理後為單一的奧氏體組織，具有（yǒu）較高的韌性，在強烈的衝擊（jī）工況條件下，其表麵能夠產生加工硬化層（céng），從而使其（qí）具有較好的耐磨性。但因石灰石硬度較（jiào）低，在中低衝擊應力下，高錳鋼板錘和錘頭表（biǎo）麵不能形成足夠（gòu）的加工硬化層，因此其工作表麵硬度不夠高，磨損較（jiào）快。另外，高錳鋼在三百度以下時，其內部組織的晶（jīng）界周圍會產生炭化物的重新析（xī）出，使比較完整致（zhì）密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低（dī）於碳化物的機體先被磨損，從而使碳化物凸現出來（lái）；而凸現出來的碳化物被劃傷（shāng）、擊碎或脫落，又失去（qù）了對機體的保（bǎo）護作用（yòng），使機（jī）體進一（yī）步磨損。如此循環（huán）往複，致使高錳（měng）鋼板錘和錘頭被很快磨（mó）損，使用壽命短。

⑵ 改性高（gāo）錳鋼板錘和錘頭材質元素（sù）的選擇

高錳鋼的耐（nài）磨性主要取決於其工作表（biǎo）麵的加工硬化（huà）能力。據此，我們在設計改（gǎi）性高錳鋼板錘和錘頭的化學成分時，加入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和稀土元（yuán）素，以降（jiàng）低奧氏體的穩定性，使其機體上形成大量微小的第（dì）二相質（zhì）點，阻止位錯運動，從而，強化了（le）基體；並且在奧氏體上彌散析出（chū）球狀炭化物，淨（jìng）化晶界，改善夾雜物的形態和分布（bù），實現綜合強化（huà）。從而使改性高錳鋼板錘和錘頭具有高韌性、高強度和（hé）良好的抗（kàng）磨損性能。

①碳含量

碳是影響鋼的各種性能的主導元素。在一定範圍內（nèi），碳含量增加，鋼的硬度、破壞強（qiáng）度、屈服強度和（hé）耐磨性能都增加。但當大於1.4%時，鋼的韌性就（jiù）會降低，並出現（xiàn）粗大的沿晶界分布的炭化物，給消（xiāo）除炭化物的（de）固溶（róng）處理帶來（lái）困難（nán）。因此應控製碳含量在1.1～1．2%。

②錳含量（liàng）

錳是一個較為強烈的晶界炭化物形成元（yuán）素，由（yóu）其形成穩定的奧氏體（含量低時不能滿足奧氏體的形成條件）；它（tā）又是個過熱敏感元素，隨著錳含量的增加，鋼的強度、耐磨性也增加。但當錳含量大於1.4%時，鋼的各種性能就不再提高，且生成錳的碳化物，易產生粗大的柱轉狀晶，給熱處理帶來困難，並會加大鑄造收縮，降（jiàng）低鋼的導熱性能，從而易導致各（gè）種鑄造缺陷。所以，宜控製錳含量在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽有顯著的固溶強（qiáng）化作用，增加剛的致密性、提高耐磨性。當矽含量〈0.3%時，鋼中氧化錳（měng）含量增加，將促進（jìn）熱裂，不能保證脫氧；矽含量（liàng）過高時（shí），會降低碳在其中的溶解度，促進炭化物沿晶界（jiè）析出，使韌性降（jiàng）低。故（gù）矽含量通（tōng）常控（kòng）製在矽含量0.3～0.7%。

④其他元素

鉻（Cr）能顯著提高鋼的淬透性，固溶強化基體，促（cù）進鐵素體的形成，降低奧氏體（tǐ）的穩定（dìng）性，提高（gāo）加工硬化（huà）能力，鉻含量一般應控製在鉻含量為1.8～2.2%；

鉬能夠溶入奧氏體（tǐ），可大幅度提高鋼的淬透性、回火穩定性以及細化晶粒，還有控製回（huí）火脆性（xìng）、改善衝擊韌性的作用，鉬（mù）宜控（kòng）製在0.25%～0.4%；

鈦、釩和（hé）稀土元素主要用作變質劑，可淨化晶界，細化晶粒，在奧氏體（tǐ）基體上彌散析出（chū）球狀炭化物，以實現綜合強化，其含量甚微；

錳鐵中含有較高的磷（lín），是對鋼有害的元素，它與鐵（tiě）錳形成低熔點的磷酸鹽，含量（liàng）過高時，會形成磷共晶，使鑄件開裂，對衝擊韌（rèn）性和耐磨性（xìng）均不利，其含量應控（kòng）製在小於（yú）0.07%。

⑶製（zhì）造工藝

①熔煉

在（zài）500kg堿性爐襯中頻感應爐中，采用不氧化法熔煉。先根據爐（lú）料、鐵合金的化（huà）學成分和吸收率進行鋼的配料計算，然後熱（rè）爐裝料以防止帶入氣體，錳（měng）鋼隨料加（jiā）入，溶化期（qī）間（jiān）用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量鋼（gāng）液溫度（dù），避免（miǎn）鋼液溫度過高，當鋼液溫度達到1500度時，取樣做（zuò）爐前化學成分分析，然後（hòu）根據分析結果，加（jiā）入（rù）鐵合金調（diào）整所需要的各種金屬元素。在鋼液（yè）溫度達到1550度時出鋼。采取（qǔ）插入法在鋼包中衝鋁終脫氧（yǎng），加鋁後用強製置入法迅（xùn）速向鋼液中加入調製劑，待鋼液（yè）表麵將（jiāng）要結膜時迅速澆注。

②鑄造（zào）

鑄造是影響鑄件（jiàn）質量的一個重要環節，要嚴格執行鑄造工藝，澆注工藝（yì）和清理工藝。我們采取定向凝固（gù）工（gōng）藝澆注，澆（jiāo）注溫度控製在1460～1480度。因澆注溫度低，要注意澆冒口係統通暢，使鋼液能平（píng）穩而暢通的快速充型和有效補（bǔ）縮，防止產生冷裂，改善鑄造一次結晶組織，消除（chú）柱（zhù）狀晶，創造形成等軸晶的熱力學條件，減少（shǎo）晶見缺陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有良好的機械性能。

③熱處理（lǐ）

鑄態的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態使用，必須經（jīng）過固熔處理（水（shuǐ）韌處理）。板錘和錘頭的入爐溫度（dù）在400度以下，然後，隨著溫度的升高，分階段進行梯形（xíng）保溫（wēn），等到爐溫達到1050度時保溫20到24小時，完成炭化物的分解，碳、錳等元素（sù）溶入奧氏體，並使其均勻化。等到爐溫達到1100度時打開爐門，把工（gōng）件迅速放入水池淬火。淬火（huǒ）采用（yòng）大容積水池，流動水處理，既在水池上方讓熱（rè）水溢處。水池內的水（shuǐ）的溫度嚴格控製在20到40度之間。淬火完成後，取出工件空氣中自然冷卻。

⑷使用效果

改性高錳鋼板錘和破碎（suì）機錘頭在經過變質處理後，細（xì）化了晶粒，使其耐磨性提（tí）高，且有較好（hǎo）的（de）韌性，有效的防止了在強烈衝擊狀況下的斷裂和掉（diào）塊（kuài）問題，其表麵加工硬化能力也得到（dào）提高。普通高錳鋼和改性高錳鋼板錘的（de）使用性能對比如下（xià）表4-3。
表4-3  性能對比表

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