回火溫度對(duì)高鉻復(fù)合錘頭組織和性能的影響

閆超杰

（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建龍巖364021）

0 引言

錘式破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、水泥、冶金、電力、耐火材料、玻璃及化工等行業(yè)［1］，錘頭是其中的易磨損件。普通錘頭使用壽命短，需要頻繁更換，影響正常生產(chǎn)，降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，又增大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。目前所使用的各種抗磨材料中，在沖擊力不十分大的情況下，就抗磨性而言，應(yīng)首推高鉻鑄鐵［2］。在實(shí)際應(yīng)用中，常將高鉻鑄鐵作為錘端，與碳鋼材料的錘柄復(fù)合在一起。鑲鑄復(fù)合工藝是將一種固相材料和另外一種液相材料在鑄模內(nèi)進(jìn)行結(jié)合，利用液相金屬的熱量，使液相材料與固相材料復(fù)合在一起；工藝操作方便，成本低，一般的耐磨鑄件都可以生產(chǎn)，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到良好的發(fā)展。但鑄件在鑄型過(guò)程中的凝固和冷卻速率受到許多因素的影響，使鑄件性能大大降低，不能滿(mǎn)足零件要求的高耐磨性能，需要進(jìn)行熱處理，淬火后的高鉻鑄鐵件，由于存在較大的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)盡快回火處理。本次實(shí)驗(yàn)研究了高鉻復(fù)合錘頭在不同回火溫度狀態(tài)下的組織和性能。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

本實(shí)驗(yàn)采用鑲鑄工藝鑄造雙金屬?gòu)?fù)合錘頭，錘端材料為含鉻量18%的高鉻鑄鐵，錘柄材料為型號(hào)ZG270-500的中碳鋼，先鑄造出錘柄材料，再在欲復(fù)合端澆注高鉻鑄鐵液。對(duì)鑄件進(jìn)行淬火+回火，淬火時(shí)加熱溫度為960℃，加熱速率100℃/h，保溫時(shí)間4 h，出爐后強(qiáng)制風(fēng)冷；當(dāng)鑄件溫度降至100℃以下時(shí)，再入爐進(jìn)行回火處理，加熱溫度分別為250℃、350℃和450℃，保溫各2 h，出爐后空冷，制得各組試樣，每組試樣為3個(gè)。

在OLYMPUS GX51光學(xué)顯微鏡下觀察試樣的顯微組織。采用HR-150型洛氏硬度計(jì)進(jìn)行洛氏硬度（HRC）測(cè)試。將試樣在JB-30型擺錘式?jīng)_擊實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)。同時(shí)采用HVS-1000型顯微硬度計(jì)對(duì)各試樣進(jìn)行復(fù)合界面處的顯微硬度（HV）測(cè)試，所加載荷為1.96 N。每個(gè)試樣測(cè)3次，最后求平均值。

圖1 錘頭復(fù)合端金相組織

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 金相組織觀察

圖1是復(fù)合錘頭經(jīng)回火溫度250℃空冷所得試樣的金相組織照片。從圖中分析可知，回火處理使錘頭復(fù)合端殘余奧氏體減少，淬火馬氏體變?yōu)榛鼗瘃R氏體，所得金相組織為Cr7C3共晶碳化物+馬氏體+少量殘余奧氏體。

2.2 回火溫度對(duì)洛氏硬度和沖擊韌性的影響

高鉻復(fù)合錘頭在不同回火溫度狀態(tài)下洛氏硬度和沖擊韌性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 洛氏硬度和沖擊韌性值

由表1分析可知，熱處理后的錘頭硬度比鑄態(tài)時(shí)高出很多，但隨著回火溫度的升高，沖擊韌性有所下降，同時(shí)硬度有少量降低。通過(guò)對(duì)比可知，采用溫度為250℃回火，保溫2 h的這種熱處理工藝得到的試樣洛氏硬度與沖擊韌性是所有試樣中最好的，該試樣具有較高的耐磨性和較好的抗沖擊性能，符合錘頭工作條件的要求。

圖2 復(fù)合界面顯微硬度變化

2.3 復(fù)合界面兩側(cè)顯微硬度

對(duì)回火溫度為250℃的試樣進(jìn)行復(fù)合界面顯微硬度測(cè)試，如圖2所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，復(fù)合界面兩側(cè)顯微硬度差別很大，而在兩者之間的界面處顯微硬度值在600 HV左右，復(fù)合界面處顯微硬度值過(guò)渡比較平緩，說(shuō)明兩種材料的結(jié)合情況較好。

3 結(jié)論

1）淬火+回火處理使錘頭復(fù)合端殘余奧氏體減少，所得金相組織為Cr7C3共晶碳化物+馬氏體+少量殘余奧氏體。

2）回火溫度為250℃時(shí)，復(fù)合錘頭洛氏硬度和沖擊韌性是所有試樣中最好的，該試樣復(fù)合界面處顯微硬度值過(guò)渡比較平緩，兩種材料結(jié)合較好，滿(mǎn)足錘頭工作條件的要求。

［1］ 李繼文，張國(guó)賞，魏世忠，等.雙金屬液-液復(fù)合耐磨板錘的工藝研究［J］.鑄造，2010，59（3）：300-302.

［2］ 馮小平.雙金屬?gòu)?fù)合錘頭鑄造與熱處理工藝［J］.熱加工工藝，2007（21）：100-102.