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高铬铸铁锤头的研究与应用
发布时间：2013-10-12 09:28 来源：未知
1、前言
锤式破碎机是冶金、矿山、煤炭、建材和交通等行业中普遍使用的设备，其中锤头是最容易磨损失效的配件。为了提高锤头的耐磨性，国内外已研制出了铬钼铜多元高铬铸铁锤头，主要采用降低含碳量和添加钼、锰、铜等合金元素的措施来提高高铬铸铁过冷奥氏体的稳定性，以保证在空冷条件下不发生珠光体转变。这不仅会使高铬铸铁中的残余奥氏体量增加且难以消除，导致耐磨性降低，而且会使热处理工艺变得复杂，生产成本提高。经过多年的探索，研制出了一种新的高铬铸铁锤头，通过使用给用户带来了较好的经济效益。
2、锤头化学成分的选择
锤头工作条件恶劣，要求锤头既要有相当的韧性，又要有一定的硬度，二者达到最佳配合。锤头的失效形式是磨损和断裂，主要磨损形式是凿削和犁削。从工况分析用高铬铸铁制作锤头是合适的，因为这种含铬>12%的白口铸铁不仅具有较高的硬度，而且具有较好的韧性，其组织中的碳化物是(Cr，Fe)7C3型，显微硬度HV1300—1800。根据锤式破碎机锤头的服役条件，选用锤头材料的化学成分如表1所示。
3、试验方法
用CR -1型差热分析仪测定高铬铸铁过冷奥氏体在连续冷却条件下珠光体转变温度；用RAX -12型X射线衍射仪测定高铬铸铁中的残余奥氏体含量；用洛氏硬度计和显微硬度计分别测定试样的宏观硬度和显微硬度；在MLD - 10型动载磨损试验机上进行冲击磨损试验(冲击功为1.5J，冲击次数为10 000次，磨料为水泥熟料，其硬度HV470)；冲击试样尺寸20 mm×20 mm×110mm，元缺口。
4、试验结果及分析
试样采用炉冷、风冷、空冷和雾冷等方法改变冷却速度，用差热分析仪测定珠光体转变的开始温度和终了温度。实验结果表明：高铬铸铁采用加热至980℃保温后冷却，在冷速达到190℃/min时仍要发生珠光体转变。而当高铬铸铁凝固后，于高温区间缓慢冷却或停留，能显著提高其过冷奥氏体的稳定性。当凝固后以10~20 cC/min的冷速冷到980℃后保温20min．在以后的冷速>70C/min时，可避免珠光体转变发生。这一现象的发生，是因为高铬铸铁在通常热处理的加热保温过程中，奥氏体中溶入的碳、铬较少，稳定性不够高，而在凝固后的高温区间快速冷却，又会因凝固时的偏析作用，使奥氏体成分不均匀，在临近碳化物区，其碳、铬含量较低，易发生珠光体转变。而高铬铸铁凝固后在高温区间缓冷或保温，可使奥氏体成分趋于均匀，且碳、铬含量较高，故过冷奥氏体的稳定性明显提高。
5、高铬铸铁锤头的生产和应用
锤头的化学成分按表1配制，铁水在150 kg中频感应电炉中熔化，铁水出炉温度1500℃，浇注温度1 430一l 450℃，锤头在湿砂型中铸造，壁厚50mm，浇注后在砂型中停留20min测得温度降至960℃，开箱风冷锤头，测得高温段平均冷速为90℃，nun，当锤头冷至室温后于530℃回火2h。用线切割机在处理过的锤头上切取试样，测其硬度、冲击韧性和磨损失重，并与空淬加低温回火试样进行比较，高铬铸铁锤头性能如表2所示。采用新工艺生产的高铬铸铁在适当的高温风冷并经530℃回火2h处理后，其性能与传统的热处理方式相比，虽然硬度较低，但有较高的冲击韧性和较小的磨损失重，具有较好的抗冲击磨损性能。
研制的高铬铸铁锤头在西安周至县石英砂厂∮600 mm×800 mm的锤式破碎机上进行装机试验，锤头线速度为33m/s，破碎的物料为硬质石英砂，莫氏硬度为9。试验结果如表3所示。几种不同材质锤头的价格及相对成本如表4所示。
6、结语
(1)高铬铸铁在高温区间适当地缓冷或停留可显著提高过冷奥氏体的稳定性，当冷速大于70℃/min时不发生珠光体转变，回火后过冷奥氏体将分解为铁素体和碳化物的复合组织，这种组织具有较高耐磨性和冲击韧性。
(2)采用新工艺制造高铬铸铁锤头的使用寿命是高锰钢的3. 15倍，而材料费用仅是高锰钢的
