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高铬耐磨铸铁锤头和衬板在锤式破碎机上的应用
发布时间：2013-10-13 08:33 来源：未知
0、引言
锤式破碎机是洗煤厂和焦化厂的常用设备，其中锤头和衬板是最易磨损的零件。而这些零件主要是用高锰钢(ZGMn13)制造的。高锰钢经水处理后，其硬度HB180~220，它的特性是在较大挤压力或较大冲击负荷作用下，工作表面会发生加工硬化，其表面硬度由HB200硬化到HB500左右，才能具备良好的耐磨性。在破碎煤这种物料时，由于煤的硬度低（煤的硬度为f2一f4）。在这种工作条件下，不是以使高锰钢件产生足够的加工硬化，因而高锰钢潜在的耐磨性并不能得到充分的发挥，它会像低硬度的材料一样被磨损掉，使零件的使用寿命较短，这不但增加了设备的检修费用，而且远降低了设备的运转率，增加了工人的劳动强度。
1、锤头和衬板材料的选择
从破碎机的工作情况分析，用高铬耐磨铸铁制作锤头和衬板应该选用15Cr2MolCu高铬耐磨铸铁。该铸铁具有高的硬度，而且还具有较好的韧性。
1.1碳量的选择
碳的确定要从锤头和衬板的耐磨性和冲击韧性2方面考虑，锤式破碎机是冲击类型的机械，锤头和衬板的磨损是以凿削型为主的，因此锤头和衬板既要求有耐磨性，又要具有足够的韧性。从而在碳量的选择上，必须使耐磨性和韧性有恰当的配合。碳量过高碳化物量多而且粗大，韧性则低；碳量过低，碳化物沿晶界呈网状分布，对韧性和耐磨性也不利，因而确定碳量为2.6%~3.0%。
1.2硅量的选择
硅在铸铁中是促进石墨化的元素，因此在白口铸铁中含硅量不适宜过高。虽然在高铬耐磨铸铁中，过高的碳量不致形成麻口组织，但它对渗透性会产生不利影响，空渗后易产生索氏体组织，而索氏体组织影响高铬铸铁的耐磨性。同时过高的硅量会使其脆性趋势增加。故高铬耐磨铸铁中含硅量控制在不大于0.8%。
1.3锰量的确定
锰既是一种有效而价廉的稳定奥氏体的元素，又是一种弱碳化物形成元素。在高铬耐磨铸铁中，选用锰作为合金元素，主要是它有利于渗透性的增加（特别是在有钢、铜配合使用时），故锰量控制在0.5%～1.0%。
1.4铬一钼一铜合金元素的确定
铬在高铬耐磨铸铁中，是主要的合金元素之～。铬是强碳化物形成元素，加铬后，能防止游离石墨产生，保证获得完全白口，且使碳化物从普通渗碳体（Fe3C）转变为合金渗碳体(Fe+Cr)3C，从而显著提高碳化物的显微硬度，改善耐磨性。铬的加入，亦有利于渗透性的提高。故锤头和衬板的含铬量，应控制在14%~16%。钼能显著提高合金的铸铁的渗透性，为了使较厚的铸体也能渗透而不出现珠光体，就必须在白口铸铁中加入合适钼，还能保证铸铁截面的齐一性，提高韧性，铜的加入可进一步提高渗透性，从而可以降低钼的含量。故钼控制在1.8%~2.2%，铜控制在0.8%~1.2%。锤头和衬板的化学成分见表l。
2、锤头和衬板的生产工艺
2.1高铬耐磨铸铁的铸造性能特点
(1)具有较好的流动性，用高铬耐磨铸铁可以浇注比较薄且复杂的零件；
(2)具有较大的收缩量，和碳钢差不多，通常采用和铸钢件相似的冒口补缩工艺，模型的收缩量取2%：
(3)具有大的开裂倾向，这是由于高铬耐磨铸铁收缩量大，导热性差，弹性模数高及塑性变形低所造成的，所以高铬耐磨铸铁零件在铸铁过程中应该力求各个部分冷却均匀以免产生过高的热力而引起开裂。同时对于中空的零件应该使泥芯具有好的退让性，避免产生高的机械阻力而开裂。
2.2锤头和衬板的铸造工艺
通过冲天炉和中频炉熔化过程中各种元素的烧损对比，由于铬在冲天炉中烧损太大，而且其他元素在熔化过程中较难控制，故采用中频炉熔化铁水，熔化温度为l450℃左右，浇注温度为l 320～1360℃。浇注温度太高会使铸件晶粒粗大，对性能不利；浇注温度太低，铸件表面会起冷隔、皱皮等。
锤头和衬板在铸造工艺上要着重考虑冒口系统，使铁水平稳地冲填铸型和有良好的补缩。图1和图2为锤头和衬板的铸造工艺图。
3、锤头和衬板的热处理
热处理是使高铬铸铁铸件获得优良耐磨性的重要工序，所以铸件在清理后必须进行退火和淬火热处理。退火的目的：消除铸造过程中产生的内应力，增加铸件基体的塑性和韧性，使材料的成分或组织均匀，为以后的热处理准备条件。淬火的目的是使高铬耐磨铸铁获得马氏体组织，这是使锤头和衬板获得高抗磨能力的一个十分重要的工序。因为高铬铸铁基体中少量的珠光体组织的存在会大大降低抗磨性。淬火过程是将零件重新加热到奥氏体化温度，在此温度保温一段时间，然后在空气中冷却，这3个环节的每个环节对淬火能否成功都很重要。
升温阶段的关键是要防止升温过程中零件开裂。要做到这一点就必须要使升温时炉内的温度保持均匀，升温要缓慢。
保温阶段就是使整个零件有充分时间奥氏体化，并达到平衡状态，使铸态基体中过饱和的铬和碳以二次碳化物析出（一般为2—4h），这样在以后冷却中奥氏体的稳定性就降低了（即Ms点升高了），如高温不分解成珠光体，那么在低温就能变成马体化。所以奥代体化温度降低，奥代体平衡时含碳量就较低，得到的是低碳马氏体。由于硬度低时抗磨性降低。奥氏体化温度太高，则平衡对奥氏体的碳、铬含量比较高。由于稳定性高在马氏体转变时会得到较多的残留奥氏体，而这也会影响到抗磨性。故现行的热处理工艺是用阶段升温至950~970℃，保温2～4h．出炉空冷的制度。经空气淬火后的零件为了消除应力，提高韧性，避免在使用过程中引起裂纹，一般都将零件经过200~ 260℃、保温2～4h的低温回火。
4、结语
通过在洗煤厂和焦化厂∮800 mm×800 mm锤式破碎机上使用的情况看，当物料块度不大时，马氏体高铬铸铁锤头可以取代高锰钢锤头，使用寿命可以到原来的3倍以上，而且在正常情况下不会断裂，所以，使用马氏体高铬铸铁锤头，可以获得非常显著的经济效益。
