高铬铸铁复合锤头的热处理工艺改进及其应用

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  内容提示：- - 59高铬铸铁复合锤头的热处理工艺改进及其应用 郭文营12 胡小强1* 栾义坤1 康秀红1 夏立军1 1．中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室 2. 中国科学技术大学化学与材料科学学院 摘 要：基于对高铬铸铁的组织转变规律和热处理工艺参数对力学性能影响的研究，借助计算机数值模拟，设计并优化了高铬铸铁复合锤头的热处理工艺。经过控制高铬铸铁复合锤头双级淬火过程中淬火介质与工件质量的比例，优化油淬与空冷工艺参数，改进热处理装置，成功解决了高铬铸铁复合锤头硬度偏低和淬火开裂等技术问题。现场装机试验根据结果得出，改进后复合锤头的常规使用的寿命为...

  - - 59高铬铸铁复合锤头的热处理工艺改进及其应用 郭文营12 胡小强1* 栾义坤1 康秀红1 夏立军1 1．中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室 2. 中国科学技术大学化学与材料科学学院 摘 要：基于对高铬铸铁的组织转变规律和热处理工艺参数对力学性能影响的研究，借助计算机数值模拟，设计并优化了高铬铸铁复合锤头的热处理工艺。经过控制高铬铸铁复合锤头双级淬火过程中淬火介质与工件质量的比例，优化油淬与空冷工艺参数，改进热处理装置，成功解决了高铬铸铁复合锤头硬度偏低和淬火开裂等技术问题。现场装机试验根据结果得出，改进后复合锤头的常规使用的寿命为改进前的 1.7 倍，在使用的过程中未出现局部碎裂现象，具有非常好的耐磨性能。 关键词：高铬铸铁，复合锤头，热处理工艺，双级淬火 引言 随着我们国家工业水平的逐步的提升，耐磨材料的应用领域愈来愈普遍，其消耗量也慢慢变得大。据统计，2009 年我国磨料磨损工况消耗的钢铁耐磨材料铸件在 350 万吨以上，目前正以 5% -10%的年均增长率迅速增加[1]。 锤式破碎机是大范围的应用于建材、电力、矿山和冶金等行业中矿物原料细碎的重要机械设备，其中，锤头是锤式破碎机设备的易磨损关键工作部件[2]。其服役工况恶劣, 受力十分复杂，使用的过程中受到严重冲击、挤压、剪切等交替作用, 磨损相当严重。因此，锤头的选材既要求拥有非常良好的冲击韧性, 又要求具有较高的耐磨性能[3]。 目前，从结构角度，锤头最重要的包含两类：一类为单一材质锤头（如高锰钢、低合金耐磨钢），另一类为复合材质锤头（一般锤头头部为高铬铸铁、锤柄为碳钢或低合金钢）。传统高锰钢锤头虽有非常高的韧性，但是在使用中承受的冲击力有限（中、低应力），其表面加工硬化不足，硬度偏低，耐磨性较差[4]。低合金耐磨钢通常组织中硬质相含量较低，硬度一般不超过55HRC，其耐磨性能有限[5]。高铬铸铁组织中由于含有大量高硬度的碳化物M7C3（1200-1700 HV），并且基体可生成硬度较高的马氏体，拥有非常良好的耐磨性能[6-7]，从而被认为是生产破碎机锤头比较理想的选材。因此，采用复合铸造方法，将高铬铸铁锤头和碳钢或低合金钢锤柄液态熔敷为一体，在保证锤头具有较高的耐磨性能的同时，锤柄拥有非常良好的抗冲击性能，从而获得良好的综合力学性能。但是，复合铸造工艺和热处理工艺较为复杂，极易出现裂纹和硬度不达标等缺陷, 如图1所示。