破碎機錘頭材質的選擇及改性

這是解決關於提高錘頭耐磨性，延長其使用壽命問題的（de）較主要、較根本的方式。下麵主要介紹（shào）以下這種：改性高錳鋼板錘和錘頭的研製。

錘（chuí）式破碎機（jī）的關鍵部件是板錘和錘頭（tóu），其安全（quán）性、可靠（kào）性、耐磨性和使用壽命等性能，直接影響破碎機的安（ān）全生產、正（zhèng）常運行及生產成（chéng）本。有一（yī）個例子，曾有一個工廠（chǎng）所用（yòng）的破（pò）碎機是PC1600×1600錘式破碎機，試用過很多（duō）廠家（jiā）提供的高（gāo）錳鋼板錘和錘頭，但有的使用時出現掉塊和斷裂（liè），有的（de）工作表麵出（chū）現嚴重的犁溝和流變，隻能使用1到3個月。為此，該廠與一家有限公司合作，共同開（kāi）發研製了一種改性高錳鋼板錘和（hé）錘頭。並經過幾年的使用證明，這種板錘和（hé）錘頭（tóu）能夠有（yǒu）效避免上述問題，使用壽命和抗（kàng）磨損能力較以往所用的普通高錳鋼產品提高了一倍以上。

⑴ 高錳鋼板（bǎn）錘和（hé）錘（chuí）頭的缺點

高錳鋼板錘和（hé）錘頭的鑄態組織是奧氏體和碳化物，經過水韌處理後為單一的奧氏體組織，具有較高的韌性，在強烈的衝擊工況（kuàng）條件下，其表麵能夠產生加工（gōng）硬化層，從而使其具有較好的耐磨性。但因石灰石硬度較低，在中低衝擊（jī）應力下，高錳鋼板錘和（hé）錘頭表麵不能形成足夠（gòu）的加工（gōng）硬化層，因此其工作表麵（miàn）硬度不夠高，磨損較快。另外，高錳鋼在三百度以下時（shí），其內（nèi）部（bù）組織的晶界周圍會產生炭（tàn）化物的（de）重（chóng）新析出，使比較完整致密的（de）機體（tǐ）被碳化物割裂開。這樣，硬（yìng）度低（dī）於碳化物的機（jī）體先被磨損，從而使碳化物凸現出來；而凸現出（chū）來的碳化物被劃傷、擊碎或（huò）脫落，又（yòu）失去了對機（jī）體的保護作用，使機體進一步磨損。如此循環往複，致使高錳鋼板錘和錘頭被很（hěn）快磨損，使用壽命短。

⑵ 改性（xìng）高錳鋼板錘和錘頭材質元素的選擇

高（gāo）錳鋼的耐磨性主要取決於（yú）其工作表麵的加工硬化能力。據此，我們在設計改性高錳鋼板錘和錘（chuí）頭的化學成分時（shí），加入了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和（hé）稀土元素，以降低奧（ào）氏（shì）體的穩定性，使其機體（tǐ）上形成大量微小的第二相質點，阻止位錯（cuò）運動，從而（ér），強（qiáng）化了基體；並且在奧氏體上彌散（sàn）析出球狀炭化物，淨化晶界，改善夾雜（zá）物的形態和分布（bù），實（shí）現綜合強化。從而使（shǐ）改性高錳鋼板錘（chuí）和錘頭具有（yǒu）高韌性（xìng）、高強度和良（liáng）好的（de）抗（kàng）磨損性能。

①碳含量

碳是影響鋼的各種（zhǒng）性能的主導元（yuán）素。在一定範圍內，碳（tàn）含量增（zēng）加（jiā），鋼的硬度、破壞強度、屈服強度和耐磨性能都（dōu）增（zēng）加。但當大於1.4%時，鋼的韌（rèn）性就會降低，並出現粗大的（de）沿晶界分布的（de）炭化物，給（gěi）消除炭化物的固（gù）溶處理帶來困難。因此應控製碳含量在1.1～1．2%。

②錳含（hán）量

錳是（shì）一個較為強（qiáng）烈的晶界炭化物形成元素，由其形成穩定的奧氏體（tǐ）（含量低時不能滿足奧氏體（tǐ）的形成條件）；它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（zēng）加。但當錳含（hán）量大於1.4%時，鋼的各種性能就不再提高，且（qiě）生成錳的碳化物，易（yì）產生粗大的柱轉狀晶，給（gěi）熱處理帶來困難，並會加（jiā）大鑄造收縮（suō），降低鋼的導熱性能，從而易導致各種鑄造缺陷。所以，宜（yí）控製錳含量在11.5%～12.5%。

③矽含量

矽（guī）有顯著的固（gù）溶強化（huà）作用，增加剛（gāng）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，將促進熱裂，不能保證脫氧；矽含量過（guò）高（gāo）時，會降低碳（tàn）在其中的溶（róng）解度，促進炭化物沿晶界析出，使韌性（xìng）降低。故矽含量通常控（kòng）製在（zài）矽含量0.3～0.7%。

④其他（tā）元素

鉻（Cr）能顯著提高鋼的淬透性，固（gù）溶強化基體，促進鐵素體的形成，降低奧氏體（tǐ）的穩定性，提高加工硬化能力，鉻含（hán）量一般應控製在鉻含量為1.8～2.2%；

鉬能夠溶入奧氏體，可（kě）大幅度提高鋼的淬透性、回火穩定（dìng）性以及細化晶粒，還有控製回火脆性（xìng）、改善衝（chōng）擊韌性的作用，鉬宜控（kòng）製在（zài）0.25%～0.4%；

鈦、釩和稀土元素主要（yào）用作變質劑（jì），可淨化（huà）晶界，細化晶粒，在奧氏體基體上彌（mí）散析出（chū）球狀炭化（huà）物，以實現綜合強化，其含量（liàng）甚微（wēi）；

錳鐵中含（hán）有較高的磷，是對鋼有害的元素（sù），它與鐵錳形（xíng）成低熔點的磷酸鹽，含量過高時，會形成磷共晶，使鑄件開（kāi）裂，對衝擊韌性和耐磨性（xìng）均不利，其含量應（yīng）控製在小於0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

在500kg堿性爐（lú）襯中頻感應爐中，采用不氧化法熔煉。先根據爐料、鐵合金（jīn）的化學成（chéng）分和（hé）吸收率進行（háng）鋼的配料計算（suàn），然後熱爐裝料以防止帶入氣體，錳（měng）鋼隨料加入，溶化期間用大功率送電，當鋼溶化90%時，測量鋼液溫度，避免鋼液溫度過高，當鋼（gāng）液溫度達到1500度（dù）時，取樣做爐前化學成分分析，然後根據分析（xī）結果，加入鐵合金調整所需要的各種金屬（shǔ）元素。在鋼（gāng）液溫度達到1550度時出鋼。采取插入法在鋼（gāng）包中衝（chōng）鋁（lǚ）終脫氧，加鋁（lǚ）後用強製置入（rù）法迅速向鋼（gāng）液中加入調製劑，待鋼液（yè）表（biǎo）麵將要結膜時迅速澆注（zhù）。

②鑄造

鑄造是影響鑄件質量的（de）一個（gè）重要（yào）環節，要嚴格執行鑄造工（gōng）藝（yì），澆注工藝和清理工藝。我們采取定向凝固工藝澆注，澆（jiāo）注溫度控製（zhì）在（zài）1460～1480度。因澆（jiāo）注（zhù）溫度低，要注意澆冒口係統通暢，使鋼液能平穩而暢通的快速充型和有效補縮，防止產生冷（lěng）裂，改善鑄造一次結晶組織，消除柱狀晶，創（chuàng）造形成等軸晶的熱力學條件，減少晶見缺陷和偏析，提高鋼的致密性，保證鑄件具有良好的機械性能。

③熱處理

鑄態的板錘和錘頭比較脆，因此不能鑄態使用，必須經過固熔處理（水韌處理）。板錘和錘頭的入（rù）爐溫度在400度以下，然後，隨著溫度的升高，分階段進行梯形保溫，等到爐溫（wēn）達到1050度時保溫20到（dào）24小（xiǎo）時，完成炭化物（wù）的分解，碳、錳等元素溶入奧氏體（tǐ），並使其均勻化。等到爐溫達到1100度時打開爐門，把工件（jiàn）迅速（sù）放入水池淬火（huǒ）。淬火采用大容積水池，流（liú）動水處理，既在水池上方讓熱水溢處。水池（chí）內的水的溫度嚴格控製在20到（dào）40度之間。淬火完成後，取出工件空氣中自然冷（lěng）卻。

⑷使用效果

改性高錳鋼板錘和破碎機錘頭在經過變質處理後，細化了晶粒，使其耐磨性提高，且有較好的韌性，有效（xiào）的防止了在強烈（liè）衝擊狀況下的斷裂和掉塊問（wèn）題，其表麵加工硬化能力也得到提高（gāo）。普通高錳鋼和改性高錳鋼（gāng）板錘的使用性能對比如下（xià）表4-3。
表4-3  性能對比表

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