高钒高耐磨合金锤头的研制及使用
锤头用耐磨铸钢30Cr Ni Mo Re的研制与应用
锤头用耐磨铸钢30Cr Ni Mo Re的研制与应用摘要：在物料这一特定环境下，研究如何提高锤头的寿命，降低金属材料消耗，减轻现场频繁更换锤头，增加生产，有着非常现实的意义关键词：锤头耐磨前言：齿板冲击式细碎机主要用于流化床锅炉燃料自备系统中煤及石灰石的细破碎，而锤头是其中的重要部件。
在火电行业中用ZGMn13锤头，现场运行中只能运行100多个小时。
因此，在物料这一特定环境下，研究如何提高锤头的寿命，降低金属材料消耗，减轻现场频繁更换锤头。
增加生产，有着非常现实的意义。
ZGMn13锤头甚至和低碳钢锤头破碎量差不多。
对高锰钢残体进行解剖，使用面的硬度只有HB186-222。
切片检查只在靠使用面发现个别晶粒产生滑移，大部分与基体组织一致。
可以认为。
在破碎煤及石灰石的过程中，锤头基本上不产生加工硬化。
是属于小能量多冲击的凿削磨粒磨损。
高锰钢显示不少其长处。
基于这一思想。
我们研制了一种起始硬度高的抗磨损、高强度、高韧性30Cr Ni MORC新耐磨钢。
1、实验内容（1）钢的化学成份。
30Cr Ni MOR。
钢成份设计。
镍在结构钢中是提高淬透性提高钢的韧性。
镍与铬配合使用，对淬透性作用极强，远远超过两种元素单独加入时的作用。
但铬镍钢的重要缺点是对回火脆性十分敏感，加入铂可以克服这一缺点。
在合金铸钢中加入一定量的稀土能细化钢的组织净化晶界，改善夹杂物，从而提高钢的冲击韧性和提高铸造性能。
铬镍铂稀土钢与其它钢相比是一种高淬透性、高强度、高韧性的耐磨材料。
钢的化学成份见表一。
（2）不同热处理状态下的性能见表二。
（3）回火温度和硬度的关系。
见图1。
（4）30Cr Ni MoRe的淬透性能很好。
80×60的锤头截面基本淬透。
（5）试制过程。
冶炼：在5吨电弧炉采用氧化法冶炼。
氧化温度≥1550℃，脱碳量≥0.30%。
脱碳速度≥0.01%/分。
终点碳0.20-0.27%.扒渣P≤0.01%.出钢前插铝1.0kg/吨，出钢时，随钢流加1#合金。
一种超高钒高速钢及其制备方法
一种超高钒高速钢及其制备方法
超高钒高速钢是一种具有优异耐磨性、高硬度和高温稳定性的钢材，通常用于制作切削工具等高强度耐磨零件。
其制备方法可以通过以下步骤进行：
1. 原料准备：选择高纯度的铁、碳、钒等原料，并按照一定的比例准备好。
2. 原料混合：将所选原料按照配方的要求进行混合，确保各元素的均匀分布。
3. 熔炼：将混合好的原料放入电炉或电弧炉中进行熔炼，通过高温加热使其融化，并控制合金元素的配比和温度，以确保合金化反应的进行。
4. 精炼：熔炼后的合金可能含有一些杂质，因此需要进行精炼处理。
可以通过氧气吹炼、真空处理等方法去除杂质，提高合金的纯度。
5. 浇铸：将精炼后的钢液倒入预先准备好的铸模中，使其冷却凝固成型。
6. 固溶处理：将冷却凝固的钢坯进行固溶处理，即加热到一定温度并保持一段时间，以使钢内的合金元素均匀分布。
7. 热处理：对固溶处理后的钢进行热处理，如淬火和回火等，以使钢的组织均匀细密，并提高其硬度和耐磨性。
8. 表面处理：对热处理后的钢进行表面处理，如抛光、酸洗等，以提高其表面光洁度和防腐性。
9. 检测和调整：对制成的超高钒高速钢进行品质检测，如金相显微镜观察、硬度测试等，如有需要可进行微调。
以上是一种常见的超高钒高速钢制备方法，具体生产工艺中还会根据应用要求和合金配方进行调整。
锤子头加工工艺流程
锤子头加工工艺流程
《锤子头加工工艺流程》
锤子头是工件加工中常见的一种金属制品，它广泛用于制造、建筑和修理工作中。
而锤子头的加工工艺流程则是制作这一工具的关键步骤之一。
首先，锤子头的加工材料通常为优质合金钢，这种材料具有良好的硬度和耐磨性，非常适合用于制作锤子头。
在加工开始前，首先要进行材料的预处理，包括切割和清洁。
接下来是锤子头的成形加工。
这一步骤通常采用冷锻造或热锻造工艺。
冷锻造适用于小型锤子头的制作，将预处理后的钢料放入冷锻机中进行模具成形。
而热锻造适用于大型锤子头的制作，需要事先将钢料加热至一定温度后进行模具成形。
无论是采用冷锻造还是热锻造，都需要根据设计要求，在成形过程中保持合适的温度和力度，以确保锤子头的强度和形状符合要求。
在成形完成后，锤子头需要进行表面处理。
这包括去除表面的氧化物和瑕疵，以及进行抛光和镀层处理。
这些工艺可以提高锤子头的表面光滑度和耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
最后，进行质量检查和包装。
质量检查是确保锤子头符合设计要求和规格的关键环节，包括尺寸、硬度和表面质量等方面。
而包装则是为了保护锤子头在运输和储存过程中不受损坏，通常采用合适的包装材料，如木箱或泡沫塑料。
总的来说，锤子头的加工工艺流程是一个复杂而精细的过程，需要各种专业设备和工艺技术的配合。
只有严格按照工艺要求进行操作，才能制作出高质量的锤子头产品。
高钒高速钢的耐磨性研究
可清晰看出。在铁素体基体中，由硬相Ａ１２０。形
成的磨痕的宽度和深度。同时，从图３ｂ）中可 看出．ＶＣ相由于基体的硬度低而变得有韧性并 脱落。随着含碳量的增大。基体组织由铁素体 转变成回火马氏体，导致硬度逐渐增大，且磨
规律。当Ｖ忙＝３。钒和碳的含量分别由５．２０％变 到９．２０％及１＿７６％变化到２．９５％时．ＶＣ的含量 由１０．６０％急剧增加到１８．６８％；当Ｖ＝１０％，Ｃ 的含量由１．５６％增加到３．１５％时．ＶＣ的含量仅 仅从１７．９６％增加到２０．３４％。这意味着最初ＶＣ 含量在较小的变化范围内很高。 （２）硬度和韧性 对于第一组试样．其基体组织是由回火马氏 体和残余奥氏体组成。随着ＶＣ含量的增加，其 宏观硬度会有细微的上升．随着其更加均匀的分 布．试样的硬度会有微小的下降。对于第二组试 样．其Ｖ一１试样的基体组织主要是由铁素体组 成．其硬度很低但韧性很高。Ｖ一２号试样基体组 织是由铁素体、奥氏体和回火马氏体组成。与 Ｖ一１试样相比，其硬度急剧上升，韧性也有微小 的上升。Ｖ一３和Ｖ一６号试样基体组织主要是由 回火马氏体和残余奥氏体组成．其硬度和韧性只 受ＶＣ含量及分布的影响。随着ＶＣ含量的微小 上升和分布的均匀度变高．其硬度同样有微小的
标 准 化 与 质
量
躁
寸 卜 寸
用塑料把粗糙的表面保护起来之后。利用电 火花切割工具沿着耐磨轨迹线的垂直方向４５度
躲 珀
一
ｒ＿
切割出试样斜截面．并将斜截面制金相面观测组６％，Ｃ的含量为１．７６％～２．１０％时，ＶＣ呈棒状沿 织。将塑料保护层使用丙酮溶剂溶解，通过ＳＥＭ 观察并拍得耐磨层和金相表面的过渡区域金相照 片．观察到其微观组织和磨损层的形态结构。
高钒高耐磨合金及复合技术的工程化应用
高钒高耐磨合金及复合技术的工程化应用
高钒高耐磨合金技术是一种新型的合金材料，其具有高硬度、高
强度、高耐磨性、高温性能和良好的耐腐蚀性等特点。
其中，高含量
的钒元素是其主要的强化元素，钒的虚位原子填充和钒原子的固溶强
化机制使其具有良好的强化效果。
而在制造高钒高耐磨合金材料时，
采用复合技术可进一步提高其性能。
复合技术主要指将两种或以上材料进行复合加工，使其性能得到
提升的工艺。
在制造高钒高耐磨合金材料时，可采用复合工艺将高钒
合金与其他合金材料进行复合，使其具有更高的耐磨性能。
具体而言，这种复合工艺可使用等离子喷涂技术或高温热压工艺等方法进行。
在工程化应用方面，高钒高耐磨合金及复合技术已被广泛应用于
矿山、水泥、钢铁、电力和化工等领域。
相对于传统的材料，高钒高
耐磨合金具有更长寿命、更高耐磨性和更低的成本。
在矿山行业，采
用高钒高耐磨合金作为矿山设备的磨损件，可有效地减少设备维修和
更换的次数，从而大大降低了维修成本。
在水泥行业，使用这种合金
材料制作水泥窑头、水泥磨滚筒等耐火件，可有效地延长其使用寿命。
总的来说，高钒高耐磨合金及复合技术在提高材料性能、降低成本、增加设备使用寿命等方面具有重要作用，其工程化应用将会不断
扩大。
技术成果高钒高耐磨合金及复合成型技术
技术成果高钒高耐磨合金及复合成型技术1 成果介绍针对国家矿山、冶金和水泥等行业对高性能耐磨材料的重大需求，团队首次提出以碳化钒（VC）为主耐磨相，采用原子置换控制技术、团球化控制技术、耐磨相与基体的协同控制技术，开发出了高品质的高钒耐磨合金材料，解决了耐磨材料强韧性不匹配、性能不均、耐磨性差等问题；发明了双金属液-液、自熔铸渗及液-固复合技术，提高了耐磨部件性价比，大大提高了机械装备使用寿命及作业效率，满足了我国机械装备快速发展对金属耐磨材料的重大需求。
2 成果创新点：（1）确定了高钒合金的耐磨相结构类型，提出耐磨相控制方法与高钒合金成分设计原则，研制出了高钒合金。
首次发现I型碳化钒（VC）内部存在纳米增强粒子，且与基体存在共格关系。
采用原子置换控制技术，解决了碳化钒多种结构并存难题，获得了团球化且弥散分布的VC相。
（2）提出了与VC匹配的奥氏体储能效应理论，控制了磨损稳定性。
通过建立能量储放模型，控制了高钒合金的基体组织；确定了高钒合金的最佳奥氏体量和连续冷却转变（CCT）曲线，揭示了高钒合金成分、显微组织与耐磨性的内在关联，解决了耐磨材料磨损稳定性控制问题。
（3）发明了高钒合金与低合金钢的液-液复合技术、局部自熔铸渗复合技术和半连续复合铸造高钒合金与低合金钢的液-固复合技术。
采用控量、控时、控温及随流液面保护技术，实现了不同金属液-液复合。
通过热物性匹配，控制小局部还原气氛，实现了自熔铸渗复合成型。
（4）发明了半连续复合铸造高钒合金与低合金钢的液-固复合技术。
基于热容量耦合，采用电磁感应技术，控制液面温度与结晶拉拔速度，解决了液-固复合非稳态凝固过程组织和应力诱发裂纹的技术难题，实现了不同物性参数金属复合的高性价比集成。
3 成果应用范围该项目开发了轧辊、导卫板、颚板、圆锥衬板、衬板等高钒合金产品，耐磨性比高铬合金提高4-5倍，比钨系高速钢提高50%。
获得国家自然科学基金项目3项，河南省重大科技攻关和产学研合作项目各1项；获得授权发明专利12项；出版专著2部；发表论文102篇（SCI/EI收录59篇）；省部级成果鉴定6项。
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高钒高耐磨合金锤头的研制及使用
作者：魏世忠，龙锐
单位：河南省耐磨材料工程技术研究中心
摘要:利用新研制的高钒高耐磨合金材料制造水泥熟料破碎机锤头，由于碳化钒的显微硬度高(HV2600左右)，形态近似球形，且高度弥散分布，在使用过程中很难被水泥熟料划伤和击碎，近似于球形的碳化物对基体割裂小，基体抗疲劳能力强，不易产生裂纹，耐磨性高。
耐磨性是原高铬铸铁锤头的3倍以上。
关键词:高钒耐磨合金；高铬铸铁；耐磨性；锤头；水泥熟料
引言
研究表明，钒能形成高耐磨的碳化物VC，其显微硬度HV2600左右[1]，比M7C3型碳化物高得多；另外加钒可改变碳化物的形态，增加耐磨合金的韧性。
我们经过多年的实践，开发出了含有大量VC的高钒高耐磨合金(以下简称高钒合金)。
用此合金制作的锤头用于水泥熟料破碎机，将水泥熟料从60～80mm破碎成3～5mm的小颗粒，使用寿命是原高铬铸铁锤头的3倍以上。
1材料
1.1化学成分
高钒合金材质具体成分[2，3]和原锤头成分见表1。
1.2金相组织
锤头破碎熟料属低应力冲击磨损。
高铬铸铁锤头的金相组枳为碳化物(主要是Cr7C3)和金属基体(主要是马氏体)构成。
Cr7C3型碳化物呈六角形杆状及板条状分布(图1)，硬度HV1300～1800，马氏体硬度为
HV500～1000[4]。
高铬铸铁锤头破碎水泥熟料的磨损失效过程如下:由于基体硬度比碳化物低，先磨损，使碳化物凸现出来，凸现出来的碳化物被划伤、击碎、脱落，失去对基体的保
护作用。
基体进一步磨损，如此循环往复。
因此，进一步提高锤头耐磨性的主要途径是:
图1高铬铸铁金相400×
1)提高碳化物的硬度，减少划伤；
2)改善碳化物形态，使之由条块状变为球状或近似球状，降低被击碎的可能性；
3)改善碳化物分布，使之由断续网状变为弥散分布，减少对基体的割裂与削弱作用；
4)提高基体的硬度，以增强其抵抗低应力冲击磨损的能力。
高钒合金中的碳化物(VC)硬度高(HV2600)，呈近似球状，且高度弥散分布(图2)，既减少了碳化物被划伤、击碎的可能性，又保护了基体，提高了材料的耐磨性。
图2高钒合金金相400×
1.3耐磨性能
在锤头本体上用线切割的方法制取10mm×10mm×30mm的试样作耐磨性对比试验。
试验在MLD-10型动载荷冲击磨损试验机上进行。
冲击频率100次/min，磨料为50～70目精制石英砂，流量350ml/min，冲击功为1.0J。
先将试样跑合10min，然后再称重作为原始重量，接着磨损1h，第二次称重，2次重量差为磨损失重，试验结果见表2。
材质
磨损失重/g
平均失重/g 相对耐磨性1号试样2号试样3号试样
高铬铸铁0.2721 0.2796 0.2766 0.2761 1
高钒合金0.0905 0.0853 0.0876 0.0878 3.152
由试验结果看出，高钒合金的耐磨性是高铬铸铁锤头的3.152倍，证明所选材质是合适的。
2冶炼及铸造工艺
2.1冶炼
冶炼高钒合金时应注意提高贵重而易烧损的元素——钒的吸收率。
在熔化过程中应防止铁水过分氧化，或加钒铁前预脱氧。
钒铁在熔化后期加入。
另外，提温过程和高温保持时间不宜过长。
钒的吸收率一般在85%左右。
其它工艺同高铬铸铁。
2.2铸造工艺
高钒合金的生产工艺和高铬铸铁相似，木模缩尺一般采用1.6%。
本锤头采用复合铸造工艺，即锤柄部分采用低合金钢，锤头的耐磨部分采用高钒合金，2种材质同时浇注复合而成一体。
这样既保证了锤头的高耐磨性，又提高了韧性，降低了成本。
锤柄的化学成分见表3。
C Cr Mn Si Mo Re S、P
0.5～0.6 1.0～1.4 1.4～1.8 1.0～1.4 0.3～0.5 0.2～0.3 ≤0.04
3热处理工艺
高钒合金的优良耐磨性还要靠正确的热处理工艺来保证。
本锤头受力不大，属于低应力磨料磨损，高钒合金在此工况条件下主要失效方式为碳化物的脱落，其次为疲劳剥落。
因为碳化物硬度高，不易划伤，而由于基体的磨损，导致碳化物失去基体的保护而脱落成为主要的失效方式，所以，我们应保证有足够数量的VC和坚硬的基体，从而保证耐磨性。
另外，还要利用高钒合金的二次硬化能力来提高耐磨性，其热处理工艺[3]见图3。
机械性能见表4。
图3高钒合金的淬火、回火工艺
图中的t1和t2可根据具体要求确定。
4工业试验
4.1试验条件
装机试验在浙江平湖第一建材机械厂的破碎机上进行。
试验中高钒合金锤头和高铬铸铁锤头混装。
该机电动机功率132kW，主轴转速320r/min，进料粒度≤80mm，出料粒度3～5mm。
4.2试验结果见表5
由表5可以看出，高钒合金锤头的耐磨性是高铬铸铁锤头的3倍以上。
5结论
1)高钒高耐磨合金的金相组织为碳化物(主要是VC)与金属基体(主要是马氏体)。
VC硬度高(HV2600)，呈近似球状，且弥散分布，使材料具有很高的耐磨性。
2)在破碎水泥熟料时，高钒合金锤头的耐磨性是高铬铸铁锤头的3倍以上。