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（zhǎng）其使用壽命問（wèn）題的較主要、較根本的方式。下麵主要介紹以下（xià）這種：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（chuí）和錘頭，其安全性、可靠性、耐磨性和使用壽命等性能，直接影響破碎機的安全生產、正常運（yùn）行及生產成本。有一個例子，曾有一個（gè）工廠（chǎng）所用的破碎（suì）機（jī）是PC1600×1600錘式破碎機，試用（yòng）過很（hěn）多廠家提供的高錳鋼板錘（chuí）和錘頭，但有的使用時（shí）出現（xiàn）掉塊和斷裂，有的工作表麵出現嚴重的犁溝和流變（biàn），隻能使用1到3個月。為此（cǐ），該廠與一家有限公司合作，共同開發（fā）研製（zhì）了一種改性（xìng）高錳鋼板錘和錘頭。並經過幾年（nián）的使用證明，這種板錘和錘頭能夠有（yǒu）效避免上述問題，使用壽命和抗磨損能力較以（yǐ）往所用的普通高錳鋼產品提高了一（yī）倍（bèi）以上。

⑴ 高錳鋼板錘和錘頭的缺點

高錳鋼板錘和錘頭的鑄態組（zǔ）織是奧氏體（tǐ）和碳化物（wù），經（jīng）過水韌處理後為單一的奧（ào）氏體組織，具有較高的韌（rèn）性（xìng），在強烈的衝擊工況條件下，其表（biǎo）麵能夠產生加（jiā）工硬化層，從而使（shǐ）其具有較好的耐磨性。但因石（shí）灰石硬度較低，在中（zhōng）低衝擊應（yīng）力下，高（gāo）錳鋼板錘和錘頭表麵不能形成足夠的加工硬化層，因此其工（gōng）作表（biǎo）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，使比較完整致密的機體被碳化物割裂開。這樣，硬度低於碳化物的機體先被磨損，從而使碳化物凸現出來；而凸現出來（lái）的碳化物被劃傷、擊碎（suì）或脫（tuō）落，又失（shī）去了對機體的保護作用，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快磨損，使用壽命短。

⑵ 改性高錳鋼板錘和錘頭材質元（yuán）素的（de）選擇

高錳鋼的（de）耐磨性主要（yào）取決於（yú）其工作（zuò）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頭的化（huà）學成分時，加（jiā）入（rù）了鉻（Cr）、鉬（Mo）、鈦（Ti）、釩（V）和（hé）稀土元素，以降低奧氏體的穩（wěn）定性，使其機（jī）體上（shàng）形成大量微小的（de）第二相質點，阻止位錯運（yùn）動，從（cóng）而，強（qiáng）化了基體；並且在奧氏體上彌散析出球狀炭化物，淨化晶界，改善夾（jiá）雜物的形態和分布（bù），實現綜合強化。從而（ér）使改性高錳鋼板錘和錘頭具有高韌（rèn）性（xìng）、高強度和（hé）良好的抗磨損性能。

①碳含（hán）量

碳是影響鋼的各種（zhǒng）性能的主導元素。在一定範圍內，碳含量增加，鋼的硬度、破壞強度、屈服強度和耐磨性能都增加（jiā）。但當大於1.4%時（shí），鋼（gāng）的韌性就會（huì）降低，並出現粗大（dà）的沿晶界分布的炭化物，給消除（chú）炭化物的固溶處理帶來困難。因此應控製碳含量在1.1～1．2%。

②錳含量

錳（měng）是一個較（jiào）為強烈的晶界炭化（huà）物形成元素，由其形成穩定的奧氏（shì）體（含量低時不能（néng）滿足奧氏體的形成條件）；它又是個過熱敏感元（yuán）素，隨著（zhe）錳含量的（de）增加，鋼（gāng）的強度（dù）、耐磨性也（yě）增加（jiā）。但當錳含量大於1.4%時，鋼的各種性（xìng）能就不再提高，且生（shēng）成錳的碳化物，易（yì）產生粗大的柱轉狀晶（jīng），給熱處理帶來（lái）困難，並會加大鑄造收縮，降（jiàng）低鋼（gāng）的導熱性能，從而易（yì）導致各種（zhǒng）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（zhe）的固溶強化作用，增加剛的（de）致密（mì）性、提高耐磨（mó）性。當矽含量〈0.3%時，鋼中（zhōng）氧化錳含量增加，將促進熱裂，不能（néng）保證脫氧；矽含量過高時，會降低碳在其中的溶解（jiě）度，促進炭化物沿晶界析出，使韌（rèn）性降低。故矽含量通常控（kòng）製在矽含量0.3～0.7%。

④其他元素

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

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

鈦、釩和稀（xī）土元素主要用作變質劑，可淨化晶界，細（xì）化晶粒，在奧氏體基體上彌散析出球狀炭（tàn）化物，以實現綜合強化，其含量甚微；

錳鐵中含有較高的磷，是對鋼有害的元素，它與鐵錳形成低熔點的磷酸鹽（yán），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均不（bú）利，其含（hán）量應控製在小（xiǎo）於0.07%。

⑶製造工藝

①熔煉

在500kg堿性爐（lú）襯中頻感（gǎn）應爐中，采用不氧化法熔煉。先（xiān）根據（jù）爐料（liào）、鐵合金的化學成（chéng）分和吸收率進行鋼的配料計算，然後熱（rè）爐裝料（liào）以防（fáng）止帶入氣體，錳鋼隨（suí）料加入（rù），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（dù）過（guò）高，當鋼液溫度（dù）達到1500度時，取（qǔ）樣做爐前化學成分分析，然後（hòu）根據分析（xī）結果，加入鐵合金調整（zhěng）所需要的各種金屬元素。在鋼液（yè）溫度達到1550度時出鋼。采取插入法在鋼（gāng）包中衝鋁終脫氧，加鋁後用強製置入法迅速向鋼液中加入調製劑，待鋼液表麵將要結膜時（shí）迅速澆注（zhù）。

②鑄造

鑄造是影響鑄件質量的一個重要環節，要嚴格執行（háng）鑄造工藝，澆注工（gōng）藝和清理工藝。我們采取定向（xiàng）凝固工藝澆注，澆注溫度控製在1460～1480度。因澆（jiāo）注（zhù）溫（wēn）度低，要注意澆冒口（kǒu）係統通暢，使鋼（gāng）液能（néng）平穩（wěn）而暢通的快速充型和有效補縮，防止產生冷裂，改善鑄造一次結（jié）晶組織，消除柱狀（zhuàng）晶，創造形成等軸晶的熱力學條件，減（jiǎn）少晶見缺陷和偏析，提（tí）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（xū）經（jīng）過固熔處理（lǐ）（水韌處理）。板錘和（hé）錘頭的入爐溫度在400度以下，然後，隨著（zhe）溫度的（de）升高，分階段進行梯形保溫，等到爐溫達到1050度時保溫（wēn）20到24小時，完成炭化物的分解，碳、錳等元素溶入奧氏體，並使其均勻化。等到爐溫達（dá）到1100度時打開爐門，把（bǎ）工件迅速（sù）放入水池淬火（huǒ）。淬（cuì）火采用大容積水池，流動水處理，既在水（shuǐ）池（chí）上方讓熱水溢處。水池內的水的溫度嚴格控製在20到40度之間（jiān）。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機錘頭在經過變質處理後，細化（huà）了晶粒，使其（qí）耐磨性提高（gāo），且有較好的韌性，有效的（de）防止了在（zài）強烈衝擊狀況下的斷裂和掉塊（kuài）問題，其表麵加工硬化能（néng）力也得到提高。普通（tōng）高錳鋼和改性高錳鋼板錘的（de）使用（yòng）性能對比如下表4-3。
表4-3  性能對比表

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