新型鑲嵌耐磨錘頭試驗研究

陳文超

（攀枝花鋼城集團有限公司 617000）

0 前言

錘擊式破碎機是利用高速運動的錘頭沖擊對物料進行破碎，其錘擊部位磨損較快，而錘頭的錘柄部分不易產生磨損；另外，由于錘柄與錘頭材質均為合金耐磨鋼，雖然耐磨性能較好，但韌性較低，在高沖擊的力作用下容易發生斷裂。采用鑲嵌鑄造方法，將預制的沖擊韌性較高的錘柄和耐磨合金鋼錘頭，鑲嵌成為一體，成為一個完整的錘頭。在錘柄韌性得到提高，防止了錘柄在工作過程中發生斷裂的同時，使錘頭具有較好的耐磨性。

1 試驗原理及方法

1.1 錘頭材質的選擇

目前，用于制造破碎機錘頭的耐磨材料主要有高錳鋼、低合金耐磨鋼和高鉻鑄鐵等。高錳鋼雖然具有良好的韌性，但在使用過程中由于受到的沖擊力有限， 錘頭沖擊硬化后的表面硬度通常只在 H B = 400 左右 (相 當于 洛氏硬度 HR C =40 ～42)[1]。 其耐磨性較差；低合金貝氏體或馬氏體耐磨鋼錘頭具有優良的耐磨性能和成本低的優點。 但是低合金耐磨鋼硬度通常過高脆性增大， 導致錘頭斷裂的危險性加大；高鉻鑄鐵目前被認為是生產錘式破碎機錘頭比較理想的耐磨材料，通過熱處理其硬度可達到 H R C = 58 以上，其基體為硬度較高的馬氏體，并且組織中含有大量的高硬度的碳化物MC，隨著錘頭硬度的提高，其耐磨性相應提高，所以高鉻鑄鐵錘頭的使用壽命是高錳鋼錘頭和低合金鋼錘頭的 4 ～6 倍[2]。

表1 高鉻鑄鐵錘頭化學成分要求（%）

1.2 鑲嵌鑄造

為了滿足錘頭所需的高耐磨性能，所以錘頭的材質采用了高鉻耐磨合金，該合金在形成馬氏體后硬度達HB600 以上。采用鑲嵌鑄造在澆注前將加工好具有良好韌性的錘柄預埋在錘頭模具中，再進行二次澆注，經冷卻凝固后，使錘頭鑲嵌成為一個整體。為防止錘頭在工作過程中發生脫落事故，將鑲嵌的錘頭部位形狀設計成為了錐形（如圖1）。

1.3 熱處理工藝

高鉻鑄鐵一般采用淬火處理工藝，奧氏體化溫度對高鉻鑄鐵淬火硬度影響較大，高鉻鑄鐵的淬火硬度隨奧氏體化溫度的變化特性曲線。隨奧氏體化溫度的升高，高鉻鑄鐵的淬火硬度逐漸升高，在950～1100℃達到峰值，之后，繼續升高奧氏體化溫度淬火硬度非但不增加，反而逐漸下降。高鉻鑄鐵的最佳奧氏體化溫度應為950～1100℃[3]。

2 試驗結果及分析

2.1 鋼液的冶煉

錘頭鋼液的冶煉在1t 中頻感應爐中進行，廢鋼熔化完成后對鋼水進行了磷、硫的脫除處理，當鋼液成分達到要求后加入各種合金種原料。合金熔化完畢，化學成分達到要求后出鋼進行澆注。

表2 鋼液取樣化學成分（%）

2.2 錘頭的熱處理

在錘頭的熱處理試驗中課選取了12 個錘頭，分三組分別按950℃、1050℃、1100℃加熱保溫，再分別進行空冷及風冷兩種方式處理。通試驗可以看出，三組風冷的硬度均高于空冷的硬度，其中1050℃風冷處理效果較好，熱處理過程沒有對鑲嵌體造成影響。

表3 錘頭在不同熱處理后檢測結果

錘頭950 ℃風冷處理后，碳化物呈粗大的板條狀，1050℃風冷處理后，初生碳化物形貌變化不大，共晶碳化物由于加熱過程部分溶解而明顯細化，板條變短、變細。1100℃風冷處理后，初生碳化物因溶解而細化、均勻，共晶碳化物板條消失，呈細小的片狀和粒狀彌散分布于基體組織上。

3 工業應用試驗結果

按試驗確定的化學成分和熱處理工藝生產了三爐錘頭，試制錘頭的化學成分和硬度檢測值都達到了要求。通過一組28 個錘頭在某廠進行了工業應用試驗，錘頭使用周期為15 天，從換下的廢錘頭來看，錘頭磨損均勻，錘柄無斷裂，與普通鑄造錘頭相比，使用壽命提高30%。

4 結論

（1）錘頭采用耐磨的Cr20 材質與預制的普通結構鋼材錘柄。通過對鑲嵌鑄造方法，能夠在保證錘頭部分具有高耐磨性的同時，保證錘柄具有一定的韌性。有效解決了錘頭使用過程中的錘柄斷裂問題；

（2）鑲嵌錘頭在加熱至1050℃保溫后進行風冷處理，其表面硬度較高，耐磨性能夠達到使用要求；