双金属复合锤头铸造与热处理工艺

本文读者也读过(9条) 1. 程红晓.王超.沈卫东.宋润泽 锤头的双金属复合铸造工艺[期刊论文]-中国铸造装备与技术2004(2) 2. 刘清梅.吴振卿.关绍康 双金属复合锤头界面结合性能的研究[期刊论文]-热加工工艺2003(2) 3. 程红晓.王超.沈卫东.宋润泽 锤头的双金属复合铸造工艺[期刊论文]-铸造技术2004,25(3) 4. 张军.周金汉.ZHANG Jun.ZHOU Jin-han 双金属复合锤头界面性能的研究[期刊论文]-热加工工艺2007,36(21) 5. 刘清梅.吴振卿.关绍康 高铬铸铁和中碳钢复合界面结合情况分析[期刊论文]-铸造设备研究2002(6) 6. 吴振卿.卢广玺.汤文伯 高铬铸铁-铸钢双金属复合锤头的研制[期刊论文]-铸造设备研究2000(5) 7. 双金属离心浇注铸造缺陷的产生与防治[期刊论文]-现代机械2005(5) 8. 姚三九.刘卫华 白口铸铁/碳钢液-固复合铸造研究[期刊论文]-铸造2001,50(8) 9. 苑金生.Yuan Jinsheng 双金属复合材料在水泥机械中的应用[期刊论文]-中国建材2003(3)
到８００℃时来合理地选择浇注金属液温度，从而
获得良好的冶金结合界面。具体设计如表３。 裹３外材金属液浇注湿度与体积比（芯材预热到８呻℃）
外材与芯材的体积比
搿８：ｌ （８：ｌ ＞８：ｌ
外材金属澈浇注温度，℃ ｌ ５００ ）ｌ ５００ ＜１ ５００
３双金属复合热处理工艺
高铬铸铁需要强韧坚硬的基体组织，以提高零 件的抗磨能力。铸造组织一般不能满足这一要求。 铸件在铸型中的凝固过程与冷却速率受到许多因 素的影响，如不均匀的壁厚、不同的散热条件、浇注 后型内铁水温度的差异等．铸件各部分的铸造组织
本文所选的具体零件是双金属复合锤头。锤 头是破碎机的关键部件。其端部磨损程度决定出 料粒度的大小．因此通常被设计成头部和柄两部 分．其中头部直接与物料发生撞击，要求具有较高 的硬度和耐磨性。而起连接作用的锤柄并不直接 参与磨损，只需具备相应韧性和强度即可。因此 锤头整体采用同一种金属进行生产非但在经济上 不可取，在使用上也没有必要。生产中结合高铬 铸铁优异的抗磨能力和碳钢优良的韧性，采用高 铬铸铁／碳钢复合的办法制造锤头。
１材质选取
通过分析复合材料条件和锤头工况。选取锤 头材质。①锤柄锤头工作过程中，锤柄主要承受 物料破碎过程中所产生的弯曲冲击力，基本上不
收稿日期：２∞７＿０８．ｏｌ 作者简介：冯小平（１９６８一），女．四川西充＾，工程师；
电话：１３８６９３００２６１；Ｅ—ｍｄ：¨ｋｕｎ６５＠ｖ ａｌｌ００ ｃｏｍ ｃｎ
的要求较离，所以在实际生产中易于出现球化不 良、缩松、碳化物数量过多等缺陷。塞际生产证实， 对铁液成分、球化、孕育工艺严格控镪，控制合适 豹泠却速囊，裁巍避受或减轻这蕊较熬。获褥挂爨 囊好铸馋。
（２）谯球化的同时ｉ中人一定徽的锑对细化石 墨粒径效聚明显。但加入量十分燕键。应控制正 确。
固７硪纯扬含羞多的活塞环麓谱
为了获得马氏体组织．需要进行淬火。高铬铸 铁的淬火过程包括加热、在奥氏体化温度下进行 脱稳处理、冷却三个步骤。高铬铸铁是热导率较低 和热膨胀系数较高的金属材料。铸件快速加热．表 面和心部会出现较陡峭的温度梯度。不同部位的 温度差异会使铸件内产生较高的热应力和组织应 力。要降低因温度梯度而产生的内应力水平。防止 铸件变形、开裂，必须控制加热速度。因此，采用缓 慢加热是必要的。但是，即使采用缓慢加热和保 温。使组织中形成的过饱和固溶体的溶质达到完 全均匀也是比较困难的。为了使脱稳处理时二次 碳化物充分而且均匀的析出．可以实行预珠光体 处理。处理的方法是先把铸件加热到高于Ａｆｌ的 温度（约７５０℃以上），保温一定时间后炉冷到Ａ。。 以下．使基体成为平衡组织，然后在加热到脱稳处 理温度。进行脱稳处理。预珠光体处理不但可使＝ 次碳化物充分析出。而且也能大大缩短处理时间。
甲
ｆ
＊！。９
。＼：．。
＼
、
含Ｃ量㈤
图１含铬１２％．２１％的高铬铸铁的液相 温度与其古碳和合金元素的关系
为了使高铬铸铁能在铸型中浇注成型。铁水
应该在炉中过热至液相线以上２００～３００℃，同时
考虑铁水在型腔Baidu Nhomakorabea流动时的温度下降。因此浇注
复合锤头的高铬铸铁的出炉温度应该为：
ｌ ４５０～ｌ ５５０℃。本文参照镶铸体积比和芯材预热
（２）双金疆复会锤妥静热娃瑾工艺舞期热弼
９６０℃×４ ｈ，出炉风玲。当铸件温度低于１００℃时 入炉回火，加热到２５０℃×２ｈ，出炉嶷冷。
参考文献：
【ｌｌ鬟摄舞。攘镑蠼盘壤复宫锤妥替遗工艺辩磷费ｆ霹，簿造接末， ２∞５，（３）：１７ｌ·１７３．
［２】程红晓．锤文的秘金属复合铸造王芑哪鳞遣技术．２００４，（３）： １７０＿１７ｌ
高铬铸铁淬火后形成马氏体基体，但是此时的 马氏体一般为片状。属于高碳富铬奥氏体通过切变 机制形成的过饱和间隙固溶体。这种组织中储有较 大的弹性应变能，包含一些点阵缺陷，处于不稳定 状态。这样在室温下。一部分碳原子向缺陷位置偏 聚，另一部分富集于某些晶面上，形成碳富集区。另 外．高铬铸铁中奥氏体富含碳、铬，而且成分分布不 均匀，即使经过脱稳处理，合金的＾“点一般都在室 温以下。因此，铸件淬火组织中总要存在残留的奥 氏体．残余奥氏体与新生的马氏体之间，因比容不 同及点阵畸变存在应力．相界面处结合较弱。此外． 马氏体在相变时体积增大．在晶界出产生较大的热 应力。所以。马氏体本身回火后可大大降低组织中 的相变应力水平．回火可以消除淬火后的残余应 力．使奥氏体组织的试样有较好的断裂韧性。９６０ ℃淬火的高铬铸铁，在２５０℃回火时，硬度基本上
参考文献(5条)
1.吴振卿 镶铸双金属复合锤头铸造工艺的研究[期刊论文]-铸造技术 2005(03) 2.程红晓 锤头的双金属复合铸造工艺[期刊论文]-铸造技术 2004(03)
3.孙德勤 双金属复合材料铸造工艺研究进展 1999(12) 4.刘永恒 双金属热处理炉炉底板 2005(06)
5.刘云秋 热处理对轧制65Mn-Q235双金属铸造复合钢板力学性能的影响[期刊论文]-铸造 2001(09)
双金属复合锤头铸造与热处理工艺
Ｃａｓｔ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｔｍａ咖ｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ盯ｏｆ Ｂｉｍｅｔａｌ Ｈａｍｍｅｒ
冯小平 （西华太学材料科学与工程学院．四川成都６１００３９）
中图分类号：ＴＧ２４９９
文献标识码：Ｂ
任何双金属复合材料，只有当它和单一材料 结构相比成本显得更低，某些性能或综合性能有 所改进时才是有用的。选用金属复合时需要考虑 的性能包括弹性、强度、延展性和断裂韧性等力学 性能．以及抗磨损性、抗腐蚀性或者抗高温等物化 性能。另外，制作的双金属复合材料不仅其整体 要具有良好的综合性能，同时还需要保持两种金 属自身的特点。目前，双金属复合材料一般在磨 损严重或者腐蚀性的条件下工作，在一些承受高 周疲劳的齿轮和轴类的零件中使用。因此，为了 保证双金属复合材料具有良好的工作状态，理想 的复合材料表面应具备高的耐磨损、耐腐蚀性能， 而基体材料必须具有良好的韧性和塑性。此外， 复合材料整体需要有优良的焊接、铆接及冲压等 上艺性能．并有不易被氧化、腐蚀和难以生成有害 表面膜等特点。
《热加工工艺》２００７年第３６卷第２１期
１０１
万方数据
不发生变化，材料的韧性大大提高。本实骏采用缓 慢加热到９６０℃，保潞４ｈ时，出炉强制风冷。当铸 件温瘦低于１００℃时。再次入炉进行回火触瑷，圆 火温度为２５０℃，缳激２ ｈ，出妒空玲。
４维论
（１）双金属复☆锤头的芯材选用铸钢．外材选 用高铬铸铁。先把芯材铸钢铸造成型，然后浇注外 材高铬铸铁。外材采用Ｃ０２硬化水玻璃砂溅砂型 铸造，整体造型。浇淀潞度为ｌ ４５０～１ ５５０℃。浇 洼蘩芯瓣预热刭８∞℃。
物、马氏体、弥散分布的二次碳化物和残余奥氏
体。宏观硬度达６０ ＨＲＣ以上，且具有一定的冲击
韧度。因此锤端选用高铬铸铁。
表１锤柄ｚＧ２７０＿５舶化学成分（质量分数．％）殛主要性能
Ｃ № ｓｉ
Ｐ
屈服强度 抗拉强度 伸长率 冲击韧度
Ｓ
／ＭＰａ
／ＭＰａ
（％）
／ｊ·ｍｏ
０ ４０ ０ ９０ ０．５０ ０．０４ ０ ０４
２７０
５５０
２５
２２
２双金属复合铸造工艺
采用液同结合法将外材金属镶铸在芯材上。 高铬铸铁的凝固收缩和线收缩基本接近于碳钢， 所以复合浇注双金属铸件的造型工艺与碳钢造型 工艺基本相同。先把内部的碳钢（芯材）铸造成型， 然后浇注外层高铬铸铁（外材）。采用湿砂造型，砂 型为ＣＯ：硬化水玻璃砂，其流动性好，造型容易 控制。
很难达到均匀一致。在凝固过程中发生的溶质偏析 也难使元素均匀分布。铸造残余应力常使铸件在使 用过程中变形甚至断裂。形状复杂的铸件残留应力 的水平往往很高。实行消除应力处理。可以使铸件 的残留应力大大降低，改善使用性能。因此，需要通 过热处理来改善这种状况．充分发挥材料的抗磨性 与力学性能．从而改善零件的使用性能．提高零件 的可靠性。综合以上因素，热处理是生产高铬铸铁 和碳钢复合铸件的必要工序。
文章编号：１０叭一３８１４（２００７）０ｌ－０１００－０３
受物料直接的摩擦磨损，因此材质选择主要防止
在使用中出现弯曲折断以及轴孔拉长磨损。基于
此．决定锤柄材质为ＺＧ２７０．５５０，见表１。②锤端
目前所使用的各种抗磨材料，在冲击力不是十分
大的情况下就抗磨性而言，应首推高铬铸铁。高铬
铸铁经过适当的热处理，其组织为：Ｍ￡，型碳化
是。如果浇注温度过高．容易产生热裂缺陷．凝固
缓慢，碳化物生长较为粗大，共晶组织粗化，降低 高铬铸铁的抗磨能力和力学性能。另外．过分提
高高铬铸铁浇注温度。增加了熔炼时间，浪费资 源，同时增加了合金元素的烧损率。含铬１２％～ ２ｌ％的铬钼白口铸铁的液相温度与其含碳和台金
元素的关系见表２和图１。
衷２铬钼白口铸铁中Ｃｒ，Ｍｏ。ＮＩ元素含量（质■分数。＇‘）
【３】孙德勤．赦盎扁复台材料铸造工艺研究避腥［Ｊ】．铸造，１９９９， （１２）：４舡５ｌ＾
【４】捌永懂取酝麟热趾理妒护底扳ｆ玎．热加工王Ｚ．２。∞』６）：７８．
【５】裁云被．热姓理对靶剩醛Ｍ啦２３５双垒蕊铸逵美台钢板杰学
性耗鹩影端嘲．蒋逵，２。。ｌ≤９≥５７５－５筠掰
（上接第９９页）反自口。分析认为主要是镁和稀土 偏析，因为镁和稀土都是反自口元素。促使孕育衰 退。心部冷却太快墩霄一定影响。所以强纯孕育矬 理，控制玲却逮瘦，裁麓寿效建避免这种缺爨。
采用底注式浇注系统．在中频感应电炉内熔 炼高铬铸铁，在铸件最上部开设溢流冒口，排除最 开始浇注的溶液。利用高温液态高铬铸铁材料加 热芯材．从而得到结合良好的双金属复合铸件。对
１∞ 万方数据
《热加工工艺》２００７年第３６卷第２ｌ期
于外材金属液，经验上认为浇注温度越高，结合界 面的性能越好，结合强度也越高。浇注温度过低． 铸件的结合面处容易产生冷隔、缩孔等缺陷。但
本实验采用ＣＯ：硬化水玻璃砂造型，砂箱尺
寸为５５０ｍｍｘ引５０ｍｍ，浇口设在中央，８个试样
在砂箱中呈４５０分布。为了保证双金属复合材料 横截面的化学成分和组织的均匀性，不产生偏析， 将内浇道设在型腔的低部。在双金属复合材料的 制备过程中，芯材的偏心将影响到双金属复合材 料界面结合状态。若采用两箱造型，则在合箱时很 难保证芯材的准确定位。因此，通过整体造型砂芯 芯头保证芯材的准确定位．最后进行浇注。
【Ｍ】．北京：机械工业出瓿社，１９９７ ２８４—２８８．嬲
ｌ嚣２
万方数据
《热加工工艺》弱０７年第３６誊第２ｌ囊
双金属复合锤头铸造与热处理工艺
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
冯小平 西华大学,材料科学与工程学院,四川,成都,610039
热加工工艺 HOT WORKING TECHNOLOGY 2007,36(21)
４结论
（１）球墨铸铁｛；枉平本身的凝固特点及对成分
参考文献：
瑟】榉牮＋稿嚣攀，捌棒．謇鸯井碡墨簿蔹嚣寨拜辩辩爨。内秣
极配件。２娜。ｆ２｝：３函辩，
【２】姜春播，黄壤赶．球墨铸铁活塞环盎榴组鳓定量分析系统田．
热加工工慧，２００４，（１１）：“粕．
【３】中国机械簟程学会铸造专业学会．铸造筝册（第ｌ卷铸铁）
代号 １
２
３
４
５
６
７
８
９ １０
ｃｒ １４．５ １９．７ ２０．Ｉ ２ｌｍ １４０ １４０ １３ ９ １４ ７ １２．０ １３．７
Ｍｏ ２６ １ ４ １．６ ２ ５ ０．６ ０．８ —
２１ ０ ８ ０ ３
Ｎｉ
０ ７ ０．７ ｎ９
４．２ ０ ７ １．１ ２ ２ １ ７
ｌ墓陌 芝１２５０｜
唱 强
曩㈣｝
４。１弋‘：：＿：