锤式破碎机是利用锤头的高速冲击作用，对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。但由于锤头耐磨较快，在应用上受到限制。因此行业中将锤头列为易损件，每年消耗量巨大。如何解决耐磨材料行业这一难题，并对其进行研究和试验，将具有十分现实的意义。
从锤头的磨损位置来说，主要是锤头T作面的耐磨，从初始的扇形磨损到钉形。从锤头的磨损方式来说，主要是冲击和冲刷磨损。而冲击磨损中，其冲击力不是很大，属于低冲击型的磨料磨损，磨损的微观形貌为冲击坑。而冲刷磨损是物料插入材料表面，在部分切向力和法向力的作用下，对材料表面金属产生冲刷，其微观形貌为切削犁沟�；诖竿返哪ニ鹛氐悖柘朐诖竿饭ぷ髅嫔现谱�4～10mm厚度陶瓷复合层，并用实型负压消失模铸造和铸渗法铸造相结合的方法将4～10mm厚度陶瓷复合层与高硼铸钢锤头本体形成冶金结合。
1、陶瓷复合层耐磨原理与制作工艺
陶瓷复合层提高锤头耐磨性的原理是：利用铸渗到陶瓷复合层中的高硼铸钢，该铸钢经热处理后，不仅有硬质相硼化物，而且形成了具有一定硬度和强韧性的板条状马氏体基体组织，该基体组织对复合层中的wc颗粒起“支撑效应”。而义由于wc颗粒具有韧性好、硬度高、抗冲击载荷及抗磨粒磨损能力强，并与铁基金属液润湿性能好等特点，因此能够对基体产生“阴影效应”。正是由于板条状马氏体基体组织与wc颗粒达到了取长补短的共同作用，以致设计的陶瓷复合层能够达到提高锤头耐磨性的效果。
通常情况下，大于或等于10 mm的复合层厚度是表层铸渗技术的难点，用普通的铸渗法是很难解决的。因此，考虑采用实型负压消失模铸造和铸渗法铸造相结合的方法。该方法能够做到表面改性和铸件成型同时完成，是一种比较理想的新．型表面改性技术；并适合于大批大量的生产，无论是铸件的精度，还是铸渗层的质量稳定性都能够得到保证，操作也简单方便。
2、陶瓷复合层的制作过程
2.1锤头本体材料
锤头本体材料采用高硼铸钢，由于高硼铸钢硼含量较高，达到质量分数0.8%～1.5%，因此铸钢中存在铁硼相组织，该组织属于硬质相，具有硬度高、热稳定性能好等特点。将高硼铸钢应用于制作锤头本体，能充分发挥其优异的淬透性、淬硬性、强韧性和耐磨性。又由于在高硼铸钢中采用较低的碳含量（质量分数为0.2%左右），淬火后形成低碳马氏体，有利于提高锤头本体的强韧性。使用中当陶瓷复合层磨损后，锤头还可继续使用，因为高硼铸钢本身也是耐磨材料，以致延长了锤头使用时间，节约成本。
2.2陶瓷复合层材料
陶瓷复合层的材料包括铸渗剂、熔剂和粘结剂等，具体组成见表l。
2.21陶瓷复合层坯块制作模具的设计
设计专门的陶瓷复合层坯块制作模具，其坯块形状与锤头工作面基本相同，锤头工作面的主要磨损区（锤头的下端）坯块的厚度达到10 mm，磨损区的上端厚度为4 mm。坯块制作模具设计时，将陶瓷复合层外层t作面设计成弧面，与泡沫塑料模粘贴的面为平面。外层工作面设计成弧面的目的是：既可减少冲击磨损，又可减少冲刷磨
损。当物料冲击到光滑的陶瓷复合层弧面时，容易滑落而不容易形成冲击坑；而减少冲刷磨损的效果就更加明显，不但能大大减少物料插入材料表面，而且能最大程度减少物料在材料表面的切向力和法向力的冲刷力。设计的坯块制作模具的材料为铝合金。
2.2.3坯块的制作
将表l中各种材料根据体积分数称量，倒入容器中，干混一定时间后，加入粘结剂后湿混2~3mm，一定要充分搅拌，要求拌匀不结块，然后将其倒入坯块制作模具中，捣实后刮平。放人温度为50℃的烘房中烘干（可随其他消失模一同烘干），烘干后脱模保存。由此可见，当大量生产时，坯块制作模具的台套数要比较多，这样才能满足生产需要。
2.3锤头消失模的制作
23.1锤头消失模本体的制作
锤头消失模本体的制作可设计专门的压型发泡成型模，也可采用机械加工方法制作�？悸堑酱竿沸巫幢冉霞虻�，完全可以用切割的方法将泡沫聚苯乙烯塑料板做成锤头的模样。但不论何种方法制作，都必须保证锤头消失模模样比实际的锤头产品在工作面下端厚度小10 mm，其上端厚度小4mm，锤头另一工作面也与此相同。
2.3.2锤头消失模本体与陶瓷复合层坯块的粘合
将切割制作成型的锤头消失模本体和已烘干的陶瓷复合层坯块用热胶粘贴，并将浇注系统、冒口等粘贴在消失模上，接着对模样及浇冒口系统整体浸涂耐火涂料，然后装入温度为50℃的烘房中烘干。
2.4消失模铸造与铸渗法铸造相结合制作复合层
2.4.1消失模铸造
将涂敷了耐火涂料并已烘干的锤头消失模整体埋入于砂中，在振动频率为50～60 Hz、振幅为1～2mm、加速度为1～2g参数范围内进行振实，负压真空度为0.02-0.04 MPa。高硼铸钢钢液的浇注温度为1470℃。
2.4.2 铸渗法铸造
铸渗法是在铸件凝固过程中实现工件表面合金化，从而使其表面具有特殊组织和性能的表面改性方法。本实验采用消失模铸造和铸渗法铸造相结合的方法，其铸渗效果能发挥到最大程度。首先是消失模铸造浇注时抽负压，能将大量的气体在负压压力作用下逸出，由此产生比较多的空隙，有利于高温钢液的渗入。其次由于负压的存在．铸渗动力得到提高，导致高温钢液渗透速度的加快和渗透量的加大，其结果得以本体和复合层的结合层过度平缓，结合的质量更好。另外，由于是消失模铸造，可以在陶瓷复合层坯块中加入一定量的泡沫聚苯乙烯微珠，浇注时微珠气化，能导致铸渗通道的大量增加，就是复合层的最外层热量也不减少，同样有强烈的热作用。
本试验铸渗法铸造是将1470℃高硼铸钢钢液浇人消失模中，高温钢液在负压吸力、钢液静压力、毛细管力等作用下向陶瓷复合层坯块中的空隙渗入，并将铬铁粉大部分熔化、wc尖角处部分熔化，形成合金化层。又由于铬铁粉碳含量比较高，在高温钢液的作用下，可能形成M7C3碳化物。当渗入的高温钢液最终与耐火涂料层接触时，铸渗过程结束，高硼铸钢凝固后，陶瓷复合层形成。
3、陶瓷复合层的耐磨性能
3.1陶瓷复合屡的铸态组织与硬度
用消失模铸造和铸渗法铸造相结合的方法制作的陶瓷复合层，用线切割的方法将其从锤头本体切开，结果发现，陶瓷复合层与高硼铸钢锤头本体形成了良好的冶金结合。其铸态基体组织主要由珠光体组成并有少量的马氏体和铁素体，在基体上分布一定数量的硼化物及WC等成分，组织细小并分布均匀，如图1。在铸态下检测硬度为45-48 HRC之间，平均硬度为46.4HRC。
3.2陶瓷复合层的淬火组织与硬度
对陶瓷复合层的热处理工艺，要求采用与高硼铸钢相同的热处理工艺。而高硼铸钢的热处理是为了获得高硬度、良好的耐磨性以及高强韧性。两种材料采用相同热处理工艺主要为日后生产着想。热处理采用箱式电阻炉加热，将炉温加热到1020℃保温2h．以水冷方式快速冷却，回火在保温炉中180℃保温4h后空冷。其淬火组织如图2�；遄橹呷托缘穆硎咸遄橹�，在基体上分布着除呈断网状分布的硼化物、碳化物，此外，还存在一定量的WC等颗粒，由于陶瓷复合层中铬与碳的含量比高硼铸钢高，因此复合层的淬透性与淬硬性都比较好。检测硬度为63—67HRC，平均硬度为65.4 HRC。
3.3陶瓷复合层的耐磨性能
磨损试验在UMT-2多功能摩擦磨损试验机上进行，加载载荷为20 N;频率为10 Hz；转速为600 r/min;磨损时间为30 min;磨球为φ4的Si3N4球，硬度为24.5 GPa;测试的对比材料为高硼铸钢，其结果如表2。
陶瓷复合层（编号1）与高硼铸钢（编号2）摩痕的三维形貌如图3。
由试验结果可知，陶瓷复合层的耐磨性是高硼铸钢的3倍。
4、结论
(1)采用实型负压消失模铸造和铸渗法铸造相结合的方法形成锤头T作面上一层4～10mm厚度的陶瓷复合层，该方法是提高破碎机锤头耐磨性的一种新尝试。
(2)采用本陶瓷复合层的制作方法解决了大于或等于l0mm复合层厚度的铸渗技术的难点，并能将陶瓷复合层外层工作面设计成弧面。
(3)陶瓷复合层硬度达到65 HRC以上，其耐磨性是高硼铸钢的3倍。
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