破碎机锤头生产工艺发展现状

破
WMnNbTa 合金是从钨冶炼渣中提炼出来的一种中
间合金, 由于合金中的 W、Nb、Ta 等均属于强细化晶
C
Cr
Ni
Mo
Si
Mn Ti RE P S
0. 65~ 1. 1 3. 5~ 6. 0 0. 8~ 1. 8 0. 3~ 0. 5 0. 4~ 0. 8 0. 6~ 0. 9 微量 < 0. 035
表 4 新型抗磨铸铁的化学成分
% 断网状及粒块状碳化物组织。
名称
化学成 分
C
Si
Mn
Mo
Cr
Cu
V
奥- 贝球铁
3. 5~ 3. 7 2. 6~ 2. 8 0. 4~ 0. 6 0. 3~ 0. 5
~ 15% , 其化学成分见表 4。钒在高钒高耐 磨 合 金 铸 铁 中 可 以形 成 高 耐 磨 的 碳 化 物 VC, 其显微硬度在 2 600 HV 左右, 比 M7 C 3 的硬度还要高很多, 而且 VC 呈近似球状且
高碳锰合金钢是通过加入 Cr 的强化高锰钢, 用其生
高度弥散分布, 不易被击碎, 可以很好地保
表3
%
护基体, 充分发挥碳化物的作用。另外加钒可以改变
碳化物的形态, 增加耐磨合金的韧性。高钒高耐磨合
金铸铁采用空淬+ 回火的热处理工艺, 可以获得M回 +
VC+ M7 C3+ A ( 少量) 的组织, 其生产的锤头的耐磨性是
高铬铸铁的 3. 28 倍。
2. 2. 2 高铬钼镍合金铸铁
高铬钼镍合金铸铁锤头在普通高铬钼铸铁的基础
1. 3 新型高锰钢 在普通高锰钢的基础上, 通过采取多元化处理如 加入一定量的铬、钼及微量钒、钛合金元素, 使其初 始硬度和屈服强度得到大幅度提高的同时, 仍保持高 韧性。超强高锰钢成分如表 2, 力学性能为: 230~ 320
HB, s= 420~ 480 MPa, b= 710~ 795 MPa, ak= 100~
上加入镍、铜、钒合金元素, 化学成分见表 4。采用正
火预处理+ 淬火+ 中或高温回火热处理工艺, 获得回
火马氏体+ 块状共晶碳化物+ 二次碳化物+ 屈氏体及
少量残余奥氏体组织, 在水泥厂工业试验表明, 破碎
熟料每副锤头使用寿命达到 800 h 以上, 可以破碎 14
万 t 熟料。
2. 2. 3 WMnNbTa 抗磨铸铁
素, 促进马氏体和贝氏体生成, 改善球铁的综合性能, 特 别是冲击韧性。采用 如下热处理工艺: 加热到 880~ 920 保温一段时间后, 降至 Ms 点以上, 放入硝酸钾亚硝酸钠的混合溶液中, 此时发生贝氏体转变, 而后放 入水中冷却至室温, 这样就得到了马氏体- 贝氏体的球
铁。使用寿命较高锰钢提高 1 倍以上。
能。
1 新型抗磨铸钢
破
1. 1 低合金钢 低合金钢由于具有较好的强韧性, 通过调整成分与
热处理工艺, 可以在较大范围内控制硬度和韧性的合理
匹配, 因此近年来研制和开发了多种多元低合金耐磨
磨 钢, 通过在锤头上应用收到了较好的效果。如果按组织 划分新型低合金耐磨钢主要包括三类, 即马氏体、奥氏 体- 贝氏体和贝氏体- 马氏体基体组织。 1. 1. 1 马氏体低合金耐磨钢
1. 1. 2 奥氏体- 贝氏体低合金耐磨钢 要获得奥- 贝组织的关键是利用硅在贝氏体转变
过程中强烈抑制碳化物析出的特点, 使贝氏体组织中不 析出碳化物; 锰增加淬透性和断面均匀性, 是保证铸态 自硬化的主要元素, 同时可以与硅配合, 提高铸态下材
质的强度、硬度, 使其保持较高的冲击韧性, 使形成的贝 氏体为细条状, 奥氏体为薄膜状。选择合理的化学成分 也是 获得奥- 贝 组织的重要 方面。如化 学成分为 C:
0. 3~ 0. 5, Si: 2. 0~ 3. 2, Mn: 1. 5~ 3. 0, Cr: 0. 5~ 1. 5, Mo: 0~ 1. 5, 微量 V、Ti、B、RE, 可以直接获得铸态奥氏体- 贝 氏体。用奥- 贝组织生产的锤头, 工业实验的使用寿命 是高锰钢的 2 倍。
1. 1. 3 贝氏体- 马氏体低合金耐磨钢 贝氏体- 马氏体双相复合组织可以通过多种工艺 方法获得。一种是可以采用加入硅锰通过正火处理来获 得, 如化学成分为: C: 0. 43 , Si: 1. 3, Mn: 1. 2, Cr: 1. 8, Mo: 0. 25, B、RE 少量, 后期通过采用中断正火处理工艺获 得; 另一种方法是在其化学成分中通过加入钛或硼通过 变质处理和适当热处理来获得, 如化学成分为: C: 0. 3~
合金元素配合加入, 大幅度提高其淬透性, 使锤头在 空冷条件下也能淬成马氏体。镍的加入使钢的韧性进
一步改善, 钛、稀土的加入可细化晶粒, 净化晶界, 提 高钢的强度。材料硬度 52~ 58 HRC, a k= 14~ 20 J/ cm 2, 在水泥厂现场工业应用, 其耐磨性是高锰钢的 2. 8~ 4. 7 倍。
第 33 卷 2005 年第 1 期
破碎机锤头生产工艺发展现状
论文编号: 1001- 来自百度文库954( 2005) 01- 0024- 03
破碎机锤头生产工艺发展现状
柴增田 于立国
承德石油高等专科学校工业技术中心 河北承德 067000
锤 式破碎机是水泥、陶瓷、矿山和电力等行业广泛 使用的破碎机械, 锤头是其主要的易磨损件, 经 受冲刷磨损, 长期以来多采用高锰钢制造。但由于破碎
表 1 几种新型的低合金马氏体钢锤头的成分和性能
材质
化学成分( % )
C
Si
Cr
Mn
Ni
Mo
ZG 3 0Cr 2M nM oSiV RE ZG 2 8Cr 2M nM o ZG 2 7Cr 2SiM n REB ZG 3 0CrMn Si
0. 30
1. 25
2. 10
1. 0 0. 15~ 0. 20
某些物料受到的冲击并不强烈, 高锰钢具有的加工硬化 性能不能充分得以发挥, 因此高锰钢锤头表现出磨损 快、使用寿命短的弱点。近年来, 我国铸冶工作者根据锤 头使用的工况条件, 提出了锤头应满足: ( 1) 合适的硬 度, 以抵抗物料的磨损; ( 2) 具有一定的韧性, 以抵抗疲
劳剥落和防止裂断, 即要具有较好的强韧性。基于以上 认识, 近年来我国冶铸工作者研究开发出了许多锤头用 的新型抗磨铸钢和铸铁材料和复合铸造工艺, 在实际使 用中, 这些锤头表现出了较高锰钢锤头优良的使用性
45
ZG35CrMn2SiMoB 0. 30~ 0. 40 1. 00~ 1. 50 0. 80~ 1. 20 1. 50~ 2. 00 -
0. 10~ 0. 30 B0. 001~ 0. 003
50
ZG 5 0Cr 2M nS iM o
0. 45~ 0. 53 0. 80~ 1. 00 2. 00~ 3. 00 1. 00~ 1. 40 -
0. 15~ 0. 25
53
ZG 4 5Cr 2M nS iM oN i
0. 48 0. 80~ 1. 00 2. 00~ 2. 50 1. 00~ 1. 40 0. 20~ 0. 40 0. 20~ 0. 30 细化剂适量
-
1 40
-
-
-
-
-
-
24
破碎机锤头生产工艺发展现状
第 33 卷 2005 年第 1 期
马氏体低合金耐磨钢的应用最广泛, 表 1 为几种新 型的低合金马氏体钢锤头的成分和性能。马氏体低合金
耐磨钢主要是采用 Cr、Ni 和 Mo 等元素合金化, 然后通过 淬火与低温回火热处理, 获得回火马氏体组织, 由于低
合金马氏体钢中存在的高位错板条状马氏体, 可以较好 地抵抗磨损时裂纹的扩展, 因此该材料具有优异的机械 性能和耐磨性。
1. 2 中锰抗磨铸钢 我国冶铸工作者近年来通过调整锰含量, 研制出了 新型中锰抗磨铸钢, 化学成分为: C: 0. 9~ 1. 1, Mn: 6. 0~ 9. 0, Cr: 1. 0~ 1. 2, Si: 0 . 5~ 0. 8, 另外要加入适量的微量 元素, 可以获得奥氏体+ 马氏体+ 屈氏体+ 碳化物的铸 态组织, 经过水韧处理后 , 获得单一的奥氏体或奥氏体 + 颗粒状碳化物, 性能为 200~ 215 HB, a k 50 J/ cm2 。铸 态中锰钢锤头寿命比高锰钢提高 60% 。
0. 45, Si: 0. 8~ 1. 8, Mn: 1. 0~ 1. 8, Cr: 0. 8~ 1. 8, Mo/ Cu: 0. 1~ 0. 5, Ti/ B: 0. 001~ 0. 003, Re: 0. 02~ 0. 06。后期利 用 Rz- Si- Ca- Ti- B 多元复合变质剂进行变质处理, 加上淬火+ 回火热处理, 可以获得贝氏体+ 马氏体复合 组织; 第三种工艺是通过以廉价的 Si、Mn 来合金化, 通过 控制冷却来获得。其化学成分为: C : 0. 35~ 0. 70 , Si: 1. 0~ 2. 5, Mn: 2. 0~ 4. 0。然后通过采用控制冷却技术, 在铸件 900 奥氏体化后, 利用喷射 ( 冷却速度大) 使工 件在冷却过程中, 躲开珠光体区, 快速冷却到贝氏体转 变区, 终止喷射冷却, 然后采用相应保温措施, 利用铸件 余热, 创造类似等温淬火的外部条件, 以完成贝氏体转 变。贝氏体- 马氏体耐磨钢生产的锤头使用寿命比高锰 钢锤头提高 1 倍以上。
粒的元素, 一方面使共晶碳化物、硬质相、二次析出 相的晶粒细化, 另一方面可以改善碳化物、硬质相的
磨
分布形态和形状, 使细小的、硬度很高的碳化物硬质
2 新型抗磨铸铁材料
2. 1 球铁 2. 1. 1 奥- 贝球铁 上世纪 70 年代问世了等温淬火奥氏体- 贝氏体球 墨铸铁, 简称奥- 贝球铁, 由于其具有高强度、高硬 度、高韧性、良好的疲劳性能和耐磨性能, 因此非常 适宜用来生产破碎机锤头。奥- 贝球铁锤头的化学成分 见表 4。通过 910 ∀ 60 min+ 360 ∀ 120 min 的热处理, 可以获得板条状上贝氏体+ 下贝氏体+ 约 25% 残余奥
产的锤头在破碎铁矿石时, 使用寿命比普通高锰钢提 高 50% 。另外也可采用含锰量为 17% ~ 19% 的超高锰 钢, 同时增加 Cr、Mo 等元素, 提高其屈服强度和初始硬 度等性能, 在实际生产中也得到了较好的使用效果。
1. 4 高碳铬镍钼合金钢 高碳铬镍钼合金钢的化学成分见表 3, 采用较高的 含碳量, 是为了获得高硬度基体及一定数量的碳化物硬 质相, 以抵抗硬物料凿削磨粒磨损; 而铬、镍、钼等
150 J/ cm2 。本钢适合于高冲击、高应力的恶劣工况条
2. 2 合金铸铁
件下工作的 100 kg 级大锤头, 耐磨性是普通高锰钢的
2. 2. 1 高钒高耐磨合金铸铁
2~ 3 倍。
高钒高耐磨合金铸铁的成分特点是含钒高达 11%
表2
%
C
Mn
Cr
Mo
Si
V
Ti RE P
S
0. 9~ 1. 2 14~ 18 2. 0~ 3. 0 0. 5~ 1. 0 0. 4~ 0. 6 0. 15~ 0. 25 0. 1~ 0. 2 0. 2 < 0. 07 < 0. 03
52~ 54 34. 5
33. 1~ 41. 5 -
50
68. 2
b
( MPa) 1 712 1 510 1 689
ZG 3 0CrMn SiMo
0. 28~ 0. 38 0. 70~ 0. 90 1. 20~ 1. 60 1. 20~ 1. 40
0. 20~ 0. 40 RE0. 1,T i0. 1
相呈弥散状均匀分布在基体上, 可以改善合金的组织 结构, 增强韧性和耐磨性。抗磨铸铁经过淬火和回火 热处理, 其耐磨性能较高锰钢锤头提高约 2 倍。化学
成分见表 4。 2. 2. 4 低铬硼耐磨铸铁 低铬硼耐磨铸铁的化学成分为: C: 1. 8~ 2. 5, Si
< 1. 2, Mn< 0. 5, Cr: 2. 0~ 5. 0, B< 0. 2, Cu: 0. 5~ 1. 5, Mo: 0. 2~ 1. 0, Re< 0. 08。铸态组织为: 珠 光体+ 网 状、断网状及粒块状碳化物+ 少量马氏体+ 残余奥氏 体。采用淬火+ 回火的热处理工艺获得回火马氏体+
0. 28
0. 20
2. 10
0. 69
0. 15
0. 25~ 0. 30 1. 40~ 1. 60 1. 50~ 2. 00 0. 80~ 1. 20 -
0. 32~ 0. 28 0. 65~ 1. 10 0. 75
1. 30
-
0. 45 0. 51 0. 35~ 0. 50
-
其它
机械性能
HRC
ak ( J cm 2)