0、引言
    錘式破碎機(jī)是洗煤廠和焦化廠的常用設(shè)備，其中錘頭和襯板是最易磨損的零件。而這些零件主要是用高錳鋼(ZGMn13)制造的。高錳鋼經(jīng)水處理后，其硬度HB180~220，它的特性是在較大擠壓力或較大沖擊負(fù)荷作用下，工作表面會(huì)發(fā)生加工硬化，其表面硬度由HB200硬化到HB500左右，才能具備良好的耐磨性。在破碎煤這種物料時(shí)，由于煤的硬度低（煤的硬度為f2一f4）。在這種工作條件下，不是以使高錳鋼件產(chǎn)生足夠的加工硬化，因而高錳鋼潛在的耐磨性并不能得到充分的發(fā)揮，它會(huì)像低硬度的材料一樣被磨損掉，使零件的使用壽命較短，這不但增加了設(shè)備的檢修費(fèi)用，而且遠(yuǎn)降低了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1、錘頭和襯板材料的選擇
    從破碎機(jī)的工作情況分析，用高鉻耐磨鑄鐵制作錘頭和襯板應(yīng)該選用15Cr2MolCu高鉻耐磨鑄鐵。該鑄鐵具有高的硬度，而且還具有較好的韌性。
1.1碳量的選擇
    碳的確定要從錘頭和襯板的耐磨性和沖擊韌性2方面考慮，錘式破碎機(jī)是沖擊類型的機(jī)械，錘頭和襯板的磨損是以鑿削型為主的，因此錘頭和襯板既要求有耐磨性，又要具有足夠的韌性。從而在碳量的選擇上，必須使耐磨性和韌性有恰當(dāng)?shù)呐浜�。碳量過高碳化物量多而且粗大，韌性則低；碳量過低，碳化物沿晶界呈網(wǎng)狀分布，對(duì)韌性和耐磨性也不利，因而確定碳量為2.6%~3.0%。
1.2硅量的選擇
    硅在鑄鐵中是促進(jìn)石墨化的元素，因此在白口鑄鐵中含硅量不適宜過高。雖然在高鉻耐磨鑄鐵中，過高的碳量不致形成麻口組織，但它對(duì)滲透性會(huì)產(chǎn)生不利影響，空滲后易產(chǎn)生索氏體組織，而索氏體組織影響高鉻鑄鐵的耐磨性。同時(shí)過高的硅量會(huì)使其脆性趨勢增加。故高鉻耐磨鑄鐵中含硅量控制在不大于0.8%。
1.3錳量的確定
    錳既是一種有效而價(jià)廉的穩(wěn)定奧氏體的元素，又是一種弱碳化物形成元素。在高鉻耐磨鑄鐵中，選用錳作為合金元素，主要是它有利于滲透性的增加（特別是在有鋼、銅配合使用時(shí)），故錳量控制在0.5%～1.0%。
1.4鉻一鉬一銅合金元素的確定
    鉻在高鉻耐磨鑄鐵中，是主要的合金元素之～。鉻是強(qiáng)碳化物形成元素，加鉻后，能防止游離石墨產(chǎn)生，保證獲得完全白口，且使碳化物從普通滲碳體（Fe3C）轉(zhuǎn)變?yōu)楹辖饾B碳體(Fe+Cr)3C，從而顯著提高碳化物的顯微硬度，改善耐磨性。鉻的加入，亦有利于滲透性的提高。故錘頭和襯板的含鉻量，應(yīng)控制在14%~16%。鉬能顯著提高合金的鑄鐵的滲透性，為了使較厚的鑄體也能滲透而不出現(xiàn)珠光體，就必須在白口鑄鐵中加入合適鉬，還能保證鑄鐵截面的齊一性，提高韌性，銅的加入可進(jìn)一步提高滲透性，從而可以降低鉬的含量。故鉬控制在1.8%~2.2%，銅控制在0.8%~1.2%。錘頭和襯板的化學(xué)成分見表l。
2、錘頭和襯板的生產(chǎn)工藝
2.1高鉻耐磨鑄鐵的鑄造性能特點(diǎn)
    (1)具有較好的流動(dòng)性，用高鉻耐磨鑄鐵可以澆注比較薄且復(fù)雜的零件；
    (2)具有較大的收縮量，和碳鋼差不多，通常采用和鑄鋼件相似的冒口補(bǔ)縮工藝，模型的收縮量取2%：
    (3)具有大的開裂傾向，這是由于高鉻耐磨鑄鐵收縮量大，導(dǎo)熱性差，彈性模數(shù)高及塑性變形低所造成的，所以高鉻耐磨鑄鐵零件在鑄鐵過程中應(yīng)該力求各個(gè)部分冷卻均勻以免產(chǎn)生過高的熱力而引起開裂。同時(shí)對(duì)于中空的零件應(yīng)該使泥芯具有好的退讓性，避免產(chǎn)生高的機(jī)械阻力而開裂。
2.2錘頭和襯板的鑄造工藝
    通過沖天爐和中頻爐熔化過程中各種元素的燒損對(duì)比，由于鉻在沖天爐中燒損太大，而且其他元素在熔化過程中較難控制，故采用中頻爐熔化鐵水，熔化溫度為l450℃左右，澆注溫度為l 320～1360℃。澆注溫度太高會(huì)使鑄件晶粒粗大，對(duì)性能不利；澆注溫度太低，鑄件表面會(huì)起冷隔、皺皮等。
    錘頭和襯板在鑄造工藝上要著重考慮冒口系統(tǒng)，使鐵水平穩(wěn)地沖填鑄型和有良好的補(bǔ)縮。圖1和圖2為錘頭和襯板的鑄造工藝圖。
3、錘頭和襯板的熱處理
    熱處理是使高鉻鑄鐵鑄件獲得優(yōu)良耐磨性的重要工序，所以鑄件在清理后必須進(jìn)行退火和淬火熱處理。退火的目的：消除鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，增加鑄件基體的塑性和韌性，使材料的成分或組織均勻，為以后的熱處理準(zhǔn)備條件。淬火的目的是使高鉻耐磨鑄鐵獲得馬氏體組織，這是使錘頭和襯板獲得高抗磨能力的一個(gè)十分重要的工序。因?yàn)楦咩t鑄鐵基體中少量的珠光體組織的存在會(huì)大大降低抗磨性。淬火過程是將零件重新加熱到奧氏體化溫度，在此溫度保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻，這3個(gè)環(huán)節(jié)的每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)淬火能否成功都很重要。
    升溫階段的關(guān)鍵是要防止升溫過程中零件開裂。要做到這一點(diǎn)就必須要使升溫時(shí)爐內(nèi)的溫度保持均勻，升溫要緩慢。
    保溫階段就是使整個(gè)零件有充分時(shí)間奧氏體化，并達(dá)到平衡狀態(tài)，使鑄態(tài)基體中過飽和的鉻和碳以二次碳化物析出（一般為2—4h），這樣在以后冷卻中奧氏體的穩(wěn)定性就降低了（即Ms點(diǎn)升高了），如高溫不分解成珠光體，那么在低溫就能變成馬體化。所以奧代體化溫度降低，奧代體平衡時(shí)含碳量就較低，得到的是低碳馬氏體。由于硬度低時(shí)抗磨性降低。奧氏體化溫度太高，則平衡對(duì)奧氏體的碳、鉻含量比較高。由于穩(wěn)定性高在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)得到較多的殘留奧氏體，而這也會(huì)影響到抗磨性。故現(xiàn)行的熱處理工藝是用階段升溫至950~970℃，保溫2～4h．出爐空冷的制度。經(jīng)空氣淬火后的零件為了消除應(yīng)力，提高韌性，避免在使用過程中引起裂紋，一般都將零件經(jīng)過200~ 260℃、保溫2～4h的低溫回火。
4、結(jié)語
    通過在洗煤廠和焦化廠∮800 mm×800 mm錘式破碎機(jī)上使用的情況看，當(dāng)物料塊度不大時(shí)，馬氏體高鉻鑄鐵錘頭可以取代高錳鋼錘頭，使用壽命可以到原來的3倍以上，而且在正常情況下不會(huì)斷裂，所以，使用馬氏體高鉻鑄鐵錘頭，可以獲得非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。