1、前言
在煤矸石电厂，一般采用环
锤式破碎机粉碎煤矸石，环锤采用高锰钢材料。由于高锰钢在强烈冲击的工况条件下才具有优良的加工硬化效果，表现出优良的抗磨性；而在环式破碎机中，由于冲击载荷较小，高锰钢环锤的加工硬化效果较差，其残体表面硬度低，故耐磨性差，使用寿命短。
通过对诸多抗磨材料进行分析和研究，经过大量试验，研制出了具有优良抗磨性能的马氏体与贝氏体混合组织钢。其特点是：硬度、韧性综合性能高，加入合金量少，生产成本较低，工艺稳定，具有良好的抗磨性。
2、试验方法
2.1材料的化学成分(WTo)
C: 0.43-0.55; Si: 1.3-1.55; Mn: 1.2-1.5;
Cr: 1.35-1.6; Mo: 0.15-0.25;P≤0.04; S:≤0.04。
2.2熔炼及试样制备
试验材料采用60kg碱性中频感应炉，砂型浇铸10 mmx10 mmx55 mm标准试样。炉料由废钢、铬铁、锰铁、硅铁、钼铁等组成。
2.3热处理工艺
热处理工艺是得到理想基体组织的必要条件，本试验采用奥氏体化后等温淬火的工艺。使用箱式电阻炉加热铸件，然后淬入硝盐槽中等温，根据文献按钢的实际合金成分含量修正，采用膨胀法测得试验钢的临界点Acl≈7550C，A c3≈8250C M,- 270C。经反复试验确定钢的奥氏体化温度为900℃~920℃，保温时间2h，盐浴等温温度为280℃-320℃，等温时间为1-1.5h。
3、试验结果与分析
3.1化学成分对性能的影响。
钢的含碳量对钢的力学性能影响很大。在同一热处理条件下，随着含碳量的增加，钢的硬度上升，而冲击韧性下降，其主要原因是在贝氏体的等温过程中，奥氏体转变不充分，在随后的冷却过程中，残余奥氏体转变为马氏体。随着含碳量的增加，转变生成的马氏体形态由板条状变为针状。虽然先生成的贝氏体分割细化了马氏体组织，但由于硬化相马氏体数量增加，致使整体的硬度增加而韧性下降。从试验结果看，含碳量控制在0.43%-0.55%范围内，试验钢的综合机械性能较为理想。
在马氏体一贝氏体钢的转变过程中，硅具有强烈的抑制碳化物析出的作用，能抑制贝氏体铁素体条片间Fe3C碳化物的析出，也能抑制下贝氏体铁素体亚结构条片间口碳化物转化为Fe3C碳化物，其主要作用是提高奥氏体的热力学稳定性。随着试验钢中的含硅量的增加，使钢中残余奥氏体量显著增加，马氏体量显著减少，硬度下降，韧性提高。因此，当要求材质在一定的韧性范围内具有较高的硬度时，要严格控制硅的加入量，试验钢选择含硅量为1.3%～1.55%之间。
锰元素对钢的力学性能影响较大，锰含量较低时主要是对钢的淬透性的影响，钢的硬度较低。但当锰含量过高时，试验钢的冲击韧性明显下降，其主要原因是锰含量过高使C曲线右移，在本实验的等温条件下，贝氏体转变量较少，以致于残余奥氏体在随后的冷却过程中较变为马氏体而致使钢的硬度增高，本试验钢选择含锰量为1.2%～1.5%。
3.2热处理工艺对铜的性能的影响
本实验中，试样的化学成份(Wr%)为：
C: 0.48 Si: 1.31 Mn: 1.26 Cr: 1.5 Mo: 0.2
经910。C保温2h，采用不同的等温热处理工艺对试样进行处理，其硬度和韧性变化如表1所示。
随着等温温度的升高，钢的硬度下降，韧性提高。其主要原因是随着等温温度的升高，贝氏体转变孕育期缩短，转变速度加快，在相同的等温时间内，可获得更多数量的贝氏体。
在等温温度相同的条件下，随着等温时间的缩短，钢的硬度提高而韧性下降，其主要原因是由于过冷奥氏体在等温过程中转变为贝氏体的数量较少，大部分在随后的冷却过程中转变为马氏体组织，造成混合组织中马氏体量增加，硬度升高。
3.3抗磨料磨损试验
磨损试验是在MLD-10型高应力磨损试验机上进行。磨损过程包括上试样自由下落与旋转下试样产生撞击，两试样之间有一定数量的磨料，直到上试样再度重新提起进行下一次冲击，试验时采用的磨料为70/140目石英砂，冲击频率为1 Hz，试样下落高度为10 mm，重锤重量为5 kg、8 kg，下旋转试样为淬火45钢，每试验15 min称重一次，取两次平均值，试验结果如表2所示。
从试验结果看，不同热处理工艺条件下的试验钢在冲击载荷下的磨料磨损中，均表现出良好的抗磨性，ZGM13及三种试验钢在8kg重锤作用下，均有一定的加工硬度现象，但由于Mn13的加工硬化效果较差，磨耗量还是很高，材料的磨损以冲击抗塑变形磨损与切削磨损为主，材料的抗磨性主要取决于适当硬度和韧性。
3.4装机试验
在七煤集团煤矸石电厂的型号PCHl010的环锤式破碎机上分别使用高锰钢环锤、本试验钢环锤，其对比使用结果如表3所示。使用本试验钢制作环锤，其使用寿命可提高36%以上。
4、结论
(1)选择合适的化学成分，适当的热处理工艺．可获得具有优良抗磨性能的贝氏体钢。
(2)中碳贝氏体钢可替代ZGM13制做环锤等耐磨件。
(3)利用等温热处理，工艺简单，质量稳定。
（转载请注明：富通新能源破碎机
http://www.3zw6g.cn/psj/）
