利用消失模铸造工艺制造双金属复合锤头

水韧处理。锤头由两种
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材质构成，其导热系数 赵
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不同。所以它的水韧处
理工艺与普通的高锰
钢有些不同，开始升温 阶段不宜过快．以防止 裂纹出现。热处理工艺 如图２所示。
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３试验结果与分析
３．１双金属的组织特点 该试验所生产的双金属材料表面光洁、尺寸精
确，基本无粘砂、飞边、毛刺等缺陷。观察结合区断 面。发现结合良好．无空 隙、夹渣。图３为双金属 材料显微组织，从左到右 组织为素材高铬铸铁、结 合区及母材高锰钢。可明
金属铸锻烽技术［Ｃａｓｔｉｎｇ·Ｆｏｒｇｉｎｇ·Ｗｅｌｄｉｎｇ
２伽瞎年７月
利用消失模铸造工艺制造双金属复合锤头
王秀梅 （承德石油高等专科学校教务处，河北承德０６７０００）
摘要：介绍了消失模铸造工艺制造高铬铸铁一高锰钢双金属复合锤头的材质选取、工艺设计。通过对结合区
的微观组织分析，表明采用该工艺生产的双金属锤头界面结合良好，组织致密。实际使用结果表明，双金属复合锤 头比高锰钢锤头的耐磨性提高了３￣４倍。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｕｐｌｅｘ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｈａｍｍｅｒ ｏｆ
ｈｉ曲ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｃａｓｔ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｃａｓｔ ｓｔｅｅｌ ｉｎ ＬＦＣ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｍｅｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｉｎｄｉｎｇ ｄｏｍａｉｎ ｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｈａｍｍｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｐｐｅａｒｓ ｖｅｒｙ ｗｅｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
提高胍点。高锰钢在２０ｋｇ碱性感应炉内熔炼，
出炉温度为１５５０～１６００℃，浇注温度为１５００℃。 ２．２铸造工艺
整体采用消失模真空负压工艺进行复合，试 验用消失模材料的密度为０．０２９／ｃｍ３的可发性聚
万方数据
Ｈｏｔ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２００８，Ｖ０１．３７，Ｎｏ．１３
上半月出版
显看到两种材质的界面图３双金属材料显微组织
呈冶金结合状态．即高温
×３０
金属液与素材高铬铸铁淼毳篇：晋：篡鬈譬
表面发生了熔融和相互ｈａｍｍｅｒ ｘ３０
《热加工工艺》２００８年第３７卷第１３期
万方数据
Ｆｉｇ．４
图４结合区显微组织ｘ３００
Ｍｉｃｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅ ｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｒｅａ ｉｎ ｄｕｐｌｅｘ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｈａｍｍｅｒ ｘ３００
１ 复合锤头材质的设计
锤头的失效主要是在工作状态下高速旋转。 与物料发生猛烈碰撞．工作部位受到强烈冲击磨 损。因此，锤柄只需较高的强韧性。
锤头的传统材质高锰钢是一种纯奥氏体组织 耐磨钢。具有出色的力学性能，其抗拉强度可以达 到１０００ＭＰａ以上．伸长率最高可以达到１００％． 冲击韧度达到３００Ｊ／ｅｒａ２。硬度可达２００ＨＢ左右。
作为支撑相和锤柄。采用高铬铸铁和高锰钢生产 双金属复合锤头，使其接合面为冶金结合，可以更 好地满足锤头的要求。组成锤头的两种材料的化
学成分如表１所示。
表１组成锤头的两种材料的化学成分（质量分数，拗
Ｔａｂ．１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆｈａｍｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ｗｔ％）
Ｃ
Ｓｉ
Ｃａｓｔｉｎｇ．Ｆｏｒｇｉｎｇ·Ｗｅｌｄｉｎｇ≤金属铸锻焊技术
苯乙烯泡沫（ＥＰＳ）材料．按图１所示的组合方案进 行切割，组装。试验前用醇基涂料涂挂模型及浇注 系统外表面．待干燥后放人砂箱中，填人４０／７０目 石英砂微震紧实，再把经过稀盐酸清洗后烘干的 钢结构（起隔离两种金属液作用）放人ＥＰＳ模样 中，并对系统施加０．０４ＭＰａ的负压。待铸件凝固 后，撤去负压，取出试样沿结合区断面进行宏观及 显微分析，通过观察测量从表层到心部的金相组 织及显微硬度，分析双金属材料的结合特性。
高铬铸铁是一种优良的耐磨材料。但具有较
收稿日期：２００８．０１．０３ 作者简介：王秀梅（１９７１一）．女，河北承德人，工程师，从事金属材
料控制与成型的研究工作：电话：０３１４—２１５７２５０； Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｕｌｉｇｕｏｌ０１０＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
低的强韧性。冲击韧度一般只有５～７Ｊ／ｃｍ２，受到
冲击时易发生断裂。 因此以高铬铸铁为工作端硬质点，以高锰钢
４锤头使用效果
衡量锤头耐用性的主要指标是抗磨能力和抗 断裂能力。实验采用两台锤式破碎机，对结合好的 双金属复合锤头与高锰钢锤头进行对比，破碎机 转速为７５０ ｒ／ｍｉｎ，电机功率为１３０ｋＷ，破碎物料 为石灰石。实际使用结果表明，双金属复合锤头比 高锰钢锤头的耐磨性提高了３～４倍。在运行了７ｈ 以后．从外观上可以看到高锰钢锤头的一个角已 磨掉，而高铬铸铁锤头磨损不严重，仅在表面有小 的凹坑，没有出现脱落现象。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｌｉｇｈ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｉｒｏｎ；ｈａｍｍｅｒ；ｌｏｓｔ ｆｏａｍ ｃａｓｔｉｎｇ（ＬＦＣ）
．
锤头是建材、矿山、化工等行业使用的锤式破 碎机上的关键配件，也是易损件。传统锤头多以 高锰钢铸造。利用高锰钢在受到冲击载荷下发生 加工硬化的特点来提高耐磨性。但其耐磨性远不 适于高效低耗的现代化生产需要【ｌ－２］。由于锤头寿 命短而频繁停机更换，降低了设备运转率，故有必 要寻求一种新材料新工艺．以提高锤头的性能和 使用寿命。双金属复合锤头锤柄采用韧性良好的 材质，锤端采用耐磨性良好的材质，并采用一定的 生产工艺将两者有机地结合起来，使锤头同时满 足韧性和耐磨性的要求。
Ｊ一砂箱；２一ＥＰＳ模样；３．钢结构；４．直浇道； ５一浇口杯（浇高铬铸铁）；６一ＥＰＳ模样； ７一浇口杯（浇高锰钢）；８一直浇道
图ｌ双金属复合锤头的复合：［艺 Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆｄｕｐｌｅｘ ｍｅｔａｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｈａｍｍｅｒ
２．３热处理工艺
铸件清理后进行
ｉｓ ｉｍｐａｃｔ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕｐｌｅｘ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｈａｍｍｅｒ ｉｓ ａｂｏｕｔ ３ ｔｏ ４
ｔｉｍｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉ．ｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ ｈａｍｍｅｒ．
【２］郭长庆．多元合金化复合变质处理对高铬铸铁锤头组织和性
能的影响【Ｊ］．铸造，２００７，５：４８２—４８５．田
渗透。熔渗区宽达２．２～３．Ｏｍｍ，碳化物形态由片状 到块状．其内无空洞、裂纹，组织致密，表明两种材 质融合良好，过渡平缓。
由图４的界面可以看到，两种金属结合良好， 在结合区复合界面交界线呈犬牙交错状，表明界 面呈冶金结合状态．界面表面发生了熔融和相互 渗透，组织致密。外层的高铬铸铁带人的过热热量 相对较多．加上还有砂型的保温过程，靠近结合区 附近的芯材高锰钢已经完全进入了奥氏体相区， 并在热扩散的作用下．发生了碳向芯材的扩散。在 结合区形成的组织为珠光体和铁索体。
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１：１‘１３杠２ｆ二１２降１‘０ 高铬铸铁
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２ 消失模复合铸造工艺过程
２．１熔炼工艺 采用复合铸造工艺，在２０妇酸性感应炉内熔
炼高铬铸铁。其出铁温度１５００℃，浇注温度１４８０ ℃。在高铬铸铁中加入一定量的稀土合金进行变 质处理，可以改善碳化物的分布与形态。提高其冲 击韧度和硬度；加入钼能提高淬透性，推迟奥氏体 转变的孕育期。显著降低淬火临界冷却速度．从而
关键词：高铬铸铁；锤头；消失模铸造
中图分类号：ＴＧ２４９
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—３８１４（２００８）１３－００４２—０２
Ｄｕｐｌｅｘ Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｈａｍｍｅｒ Ｍａｎａｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ ＬＦＣ
ＷＡＮＧ Ｘｉｕｍｅｉ
Байду номын сангаас
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（Ｄｅａｎ＇ｓ ｏｆｆｉｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｅ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏ如伊，Ｃｈｅｎｇｄｅ ０６７０００，Ｃｈｉｎａ）
５结论
（１）采用消失模铸造工艺制造出的双金属锤 头与高锰钢锤头相比，耐磨性提高了３￣４倍。
（２）虽然双金属抗磨锤头的铸造工艺比较复 杂．影响的因素很多，但只要严格的控制生产过 程，可以获得质量优良的产品。
参考文献：
【１】赵海军．镶铸式复合锤头的研制及应用【Ｊ］．矿山机械，２００３， （７）：１７一１９．