一种耐磨锤头及其制造工艺制造技术

一种耐磨锤头及其制造工艺涉及大型锤式破碎机的锤头的化学成分及其制造工艺，其化学组成成分及重量百分数为碳Ｃ，０．２０～０．３５％；硅Ｓｉ，０．１７～０．３７％；锰Ｍｎ，１．３～１．６％；铬Ｃｒ，１．４～２．５％；钼Ｍｏ，０．１５～０．３０％；镍Ｎｉ，０．１０～０．３０％；铜Ｃｕ，０．０～１．２０％；磷Ｐ＜０．０３５％；硫Ｓ＜０．０３５％；少量的稀土ＲＥ；余量为不可避免的杂质和铁Ｆｅ，生产本发明专利技术所述的耐磨锤头所采用的制造工艺过程为合金熔炼→炉前变质处理→铸造→淬火→回火，本发明专利技术所述的耐磨锤头具有优良的耐磨性和冲击韧性，满足锤式破碎机锤头的使用要求，所述的制造工艺简单易行，生产成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锤式破碎机的锤头的化学成分及其制造工艺，特别是大型锤式破碎机的锤头的化学成分及其制造工艺，尤其是用来粉碎报废汽车的大型锤式破碎机的锤头的化学成分及其制造工艺。
技术介绍
锤式破碎机破碎物料时，主要是利用高速旋转的锤头与高处落下的物料撞击，将物料破碎，锤头是锤式破碎机的关键部件，也是易磨损件，锤头工作时高速旋转打击物料，不仅受到了很高的冲击载荷，而且还受到严重的凿削式磨料磨损，因此要求制备锤头的材料不仅应具备足够的抗冲击的能力，而且还必须具有优良的耐磨性。传统的锤头材质为高锰钢，用它制成的锤头经水韧处理，使用前表面的布氏硬度在HB200～250，工作后锤头工作面的布氏硬度在HB260～420之间波动，说明高锰钢锤头在工作过程中没有发生充分的加工硬化现象，材料的抗磨潜力没有发挥出来，因而磨损较快，使用高锰钢制作的锤头其韧性有余而硬度偏低，耐磨性差；也有使用高铬铸铁制作锤头的实验研究，其硬度高，但韧性低，在实际生产中很少使用。目前在欧美等工业发达国家采用大型锤式破碎机来粉碎报废的汽车，其锤头单个重量为200～500公斤，是一般锤头3～20倍，其厚度大于120mm，属厚大断面的耐磨件，其凝固的冷却速度慢，易形成粗大的一次结晶组织，热处理过程中表面和心部的温差大，体积膨胀或收缩量大，易产生较大的热应力和相变应力，采用高锰钢制备这样大型锤头时存在两方面的问题，一方面其使用的耐磨性差，另一方面大型锤头工作时其安装孔位置受到较大的拉应力，超过高锰钢的屈服强度，将会发生塑性流变，安装孔的尺寸发生变化，渐渐地由圆形变成椭圆形。目前国内没有采用低合金钢制备这样大型锤头的实例，在我国大部分锤头仍采用高锰钢制造，而且锤头尺寸小重量轻，单体重量近几公斤或十几公斤，曾有采用低合金制备小型锤头的研制报道，存在成分设计不合理和生产工艺不稳定，没有推广应用。
技术实现思路
本项专利技术的目的在于提供一种硬度明显高于加工硬化的高锰钢的硬度，具有优良的耐磨性和冲击韧性，满足锤式破碎机锤头的使用要求的生产成本低的耐磨锤头及其制造工艺。本专利技术是采用以下的技术方案实现的一种耐磨锤头，其特征在于该耐磨锤头的化学组成成分及其重量百分数为碳C，0.20～0.35％；硅Si，0.17～0.37％；锰Mn，1.3～1.6％；铬Cr，1.4～2.5％；钼Mo，0.15～0.30％；镍Ni，0.10～0.30％；铜Cu，0.0～1.20％；磷P＜0.035％；硫S＜0.035％；少量的稀土RE；余量为不可避免的杂质和铁Fe。生产上述一种耐磨锤头所采用的制造工艺过程为合金熔炼→炉前变质处理→铸造→淬火→回火。所述的炉前变质处理采用炉前稀土硅铁和钒铁复合变质处理，即出钢前将稀土硅铁合金和钒铁加入烘烤的钢水包中，注入钢水，稀土硅铁合金和钒铁以5∶1的比例作为复合变质剂加入，加入量为处理钢水量的0.5～0.8％，变质处理后钢水在包中镇静5～10分钟。所述的铸造工艺采用砂型铸造或实型铸造方法成形，实型铸造采用泡沫塑料制作模样，用干砂造型，在负压下浇注钢液并凝固成形。所述的铸造工艺采用缓流半封闭式的浇注系统，并在浇注系统上设置旋转集渣包和纤维过滤网2，加强浇注系统的挡渣作用。所述的淬火热处理工艺采用在高温电阻炉加热将低合金耐磨钢锤头奥氏体化并保温一段时间后淬入的淬火介质7中，冷却奥氏体化温度为840～960℃，保温时间3～8小时。所述的淬火热处理工艺采用的是局部淬火工艺，将锤头5加热充分奥氏体化后，将锤头5的工作面淬入淬火介质7中，锤头5安装孔部分留在空气中自然冷却。所述的淬火介质7为用400Be’的水玻璃、氢氧化钠和水配置的硅酸钠水溶液，配置比例为，30～45％的水玻璃，0～5％氢氧化钠，其余为水，配置后得到的淬火介质7的比重为，1.12～1.30g/cm3。所述回火工艺的回火温度为150～460℃。与已有的技术相比，本专利技术所述的耐磨锤头具有优良的耐磨性和冲击韧性，满足锤式破碎机锤头的使用要求，所述的制造工艺简单易行，生产成本低。附图说明图1本专利技术所述的砂型铸造平浇工艺主视2本专利技术所述的砂型铸造平浇工艺俯视3本专利技术所述的砂型铸造立浇工艺4本专利技术所述的耐磨锤头淬火示意图具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步说明本专利技术。1、耐磨锤头的化学成分设计化学成分是决定合金性能的关键因素，制作大型低合金耐磨钢锤头首先必须进行合理的成分设计，必须保证具有足够的淬透性，使厚大断面的锤头获得最佳的组织状态和满意的使用寿命和安全性，并根据我国的资源条件选用经济合算、成本较低的合金元素进行合金化，获得最好的经济效益。根据国内外有关资料和前期的实验结果，选择Cr、Mn为主要的合金元素，辅加少量的Ni、Mo和Cu。本专利技术所设计的耐磨锤头的化学组成成分及其重量百分数为碳C，0.20～0.35％；硅Si，0.17～0.37％；锰Mn，1.3～1.6％；铬Cr，1.4～2.5％；钼Mo，0.15～0.30％；镍Ni，0.10～0.30％；铜Cu，0.0～1.20％；磷P＜0.035％；硫S＜0.035％；少量的稀土RE；余量为不可避免的杂质和铁Fe。碳C碳是低合金耐磨钢关键控制元素，碳在低合金钢中以间隙固溶体的形态存在，不希望出现自由态碳。根据金属学原理和热处理，如果合金中含碳量过低，小于0.20％时获得的马氏体的硬度低于HRC48，合金中含碳量过高将会粗大的针状马氏体，将会显著地降低合金的塑性和韧性，增加产生淬火裂纹的可能性，因此本专利技术确定含碳量控制在0.20～0.35％。硅Si硅以代位固溶体的形成存在与合金中，硅可以提高合金的淬透性，但效果比Mn和Cr差，并且过多的硅固溶到金属基体中会降低合金的塑性和韧性，增加产生淬火裂纹的几率，因此本专利技术确定其含量为0.17～0.37％。锰Mn锰是显著提高合金淬透性的元素，来源广泛，价格较低，因此在本专利技术中作为主要的合金元素之一，过高的锰在合金凝固过程中易产生偏析，造成合金组织的不均匀和性能的不均匀，因此，锰控制在1.3～1.6％。铬Cr铬是显著提高合金淬透性的元素，铬对合金的淬硬能力比锰低，而铬在合金凝固中偏析系数比锰小，分布更均匀，因此选择铬作为主要的合金元素之一，确定的范围是1.4～2.5％。钼Mo钼是显著提高合金淬透性的元素，钼还可以提高合金的高温硬度，但钼价格高，在保证获得足够的淬透性的条件下尽可能减少其用量，本专利技术选择钼的含量为0.15～0.30％。镍Ni镍在钢中不形成碳化物，可以提高合金的淬透性和抗氧化性，其提高淬透性的作用比锰、铬、钼低，而且镍的价格高，在性能满足要求的基础上尽量减少镍的用量，本专利技术确定镍的含量为0.10～0.30％。铜Cu铜在钢中以固溶体形态存在，铜可以提高合金钢的淬透性，铜与钼联合使用效果更好，铜的价格比钼和镍低，本专利技术中根据不同厚度的锤头调整铜的加入量，铜的控制范围为0.0～1.20％。磷P和硫S磷和硫都是有害元素，应尽量降低他们在合金中的含量，控制其含量＜0.035％。钒V钒是强碳化物形成元素，生成的碳化物的熔点高，在钢水凝固前形成高熔点的碳化物，且其晶格常数与高温铁素体的晶格常数相近，可以作为低合金钢凝固的内生晶核，可以细化晶粒，与稀土元素组成复合变质剂在出炉时加入钢水包中。加入量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨锤头，其特征在于该耐磨锤头的化学组成成分及其重量百分数为：碳Ｃ，０．２０～０．３５％；硅Ｓｉ，０．１７～０．３７％；锰Ｍｎ，１．３～１．６％；铬Ｃｒ，１．４～２．５％；钼Ｍｏ，０．１５～０．３０％；镍Ｎｉ，０．１０～０．３０％；铜Ｃｕ，０．０～１．２０％；磷Ｐ＜０．０３５％；硫Ｓ＜０．０３５％；少量的稀土ＲＥ；余量为不可避免的杂质和铁Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何树云，赵爱民，刘东远，李具仓，王丽娜，谢毓来，
申请(专利权)人：攀枝花市白云铸造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]