提高破碎機錘頭的耐磨性

　　錘頭是破碎機的關(guān)鍵部件之一，其質(zhì)量的好壞，一直是水泥廠家非常關(guān)心的問題，既要求有較高的硬度以及耐磨損性能，又要求有較高的韌性以及承受沖擊性能，它的安全性、可靠性、耐磨性和使用壽命都直接影響著水泥廠的安全生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本，以及工人的勞動強度，所以水泥廠都非常重視破碎機錘頭的安全運行質(zhì)量。為了保證其使用性能選擇了ZG65Mn材料。 

　　水泥廠碎石用的ZG65Mn錘頭，由于其表面硬度不足、耐磨性差，只有五、六個班便要換一次，成為嚴重制約碎石效率和經(jīng)濟效益的一個因素。應企業(yè)要求，我們對ZG65Mn錘頭工作情況進行觀察分析，發(fā)現(xiàn)錘頭的破損無一例外是由于表面硬度不足和嚴重磨損造成，經(jīng)測試，錘頭表面硬度約22HRC，確實太低。為提高其表面硬度和耐磨性，我們采用了水冷淬火處理的新工藝。 

　　從理論上來講，65Mn彈簧鋼應采用油冷淬火，并應及時進行回火，若采用水冷淬火，則易產(chǎn)生開裂。但是，從另一方面看，ZG65Mn碎石錘頭體積大、儲熱量多，降低了冷卻速度，使油冷淬火實際上僅相當于正火。試驗也證明，油冷淬火硬度只有26HRC左右，比空冷提高不了多少。鑒于此，我們大膽突破理論禁限，選擇了水冷淬火，并達到了預期的效果。 

　　1、水冷淬火處理的新工藝 

　　我們對熱處理工藝進行了研究，通過綜合分析熱處理工藝對其組織的影響，確定出了最佳的熱處理工藝。我們選擇了利用鑄造余熱進行水冷淬火的熱處理新工藝，工件出爐后迅速入水進行水淬，水淬采用大容積水池，流動水處理，即在水池下方用高壓水泵使冷水自下而上噴出，在水池上方讓熱水溢出，水池內(nèi)的水溫嚴格控制在20℃～40之間。最后，取出工件進行空冷。測得淬火ZG65Mn錘頭表面硬度在45HRC以上，經(jīng)熱處理的ZG65Mn錘頭，工作壽命增加十幾倍，解決了錘頭在高沖擊下，錘柄易斷裂，或錘頭不耐磨的現(xiàn)狀。使破碎機效率大為改善。這不僅降低了錘頭的消耗，而且大幅度提高了工作效率。所以產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益。 

　　2、錘頭化學成分的分析 

　　經(jīng)化學分析，ZG65Mn錘頭的主要化學成分如下：C 0.66%、Mn l.04%、Si 0.44%、S 0.034%、P 0.036%。錳是一個最為強烈的晶界碳化物形成元素，形成穩(wěn)定的奧氏體，還是一個過熱敏感元素，含量低時，不能滿足奧氏體的生成條件，隨著錳含量的增加，鋼的強度、耐磨性也增加：硅有顯著的固溶強化作用，增加鋼的致密性，提高耐磨性。因此，較高的含碳量和Mn、Si合金元素的作用，均有利于提高鋼的淬透性，若不進行淬火將不能充分發(fā)揮ZG65Mn材料的使用性能。ZG65Mn錘頭的共析組織為較粗大的層片狀珠光體，淬火組織則主要是板條狀馬氏體和片狀馬氏體的混合物。當錘頭連續(xù)工作時，表面溫度達到400℃左右。將使馬氏體轉(zhuǎn)化為滲碳體呈彌散分布的回火屈氏體，并且使顯微淬火裂紋被焊合，所以不會出現(xiàn)點蝕性脫落破壞。 

　　3、淬火裂紋的分析 

　　淬火在有些情況下不一定比正火更易產(chǎn)生裂紋，對ZG65Mn錘頭水冷淬火處理，具體分析如下： 

　　正火時，表層共析組織在較高溫度(550℃以上)即已形成。在繼續(xù)冷卻過程中，由于表層冷卻速度大于內(nèi)部冷卻速度，其較快的收縮受到牽制，從而產(chǎn)生表面拉應力。如果該拉應力大于正火組織的抗拉強度極限，就會造成裂紋。這種正火裂紋往往發(fā)生在較高溫度區(qū)間，因為這時冷卻速度大，表面拉應力也大。同時，高溫時表層共析組織的塑性也較好，可以通過塑性變形抵消一部分拉應力。因此，正火時表層金屬中也有一定的加工硬化現(xiàn)象存在。 

　　淬火時，在馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度Ms線以上不會出現(xiàn)裂紋，因為這時鋼的組織為過冷奧氏體，它有足夠的塑性以抵消表面拉應力。在表層生成馬氏體的過程中，也不會產(chǎn)生裂紋，因為馬氏體轉(zhuǎn)變時體積膨脹，而內(nèi)部組織發(fā)生共析轉(zhuǎn)變時的體積變化可以忽略不計，并且冷卻過程中內(nèi)部體積縮小，使表層處于壓應力狀態(tài)。只有在溫度繼續(xù)快速降低時，內(nèi)部組織也轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過程中，內(nèi)部體積膨脹時表層的壓應力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚顟B(tài)，并且拉應力又增大到超過馬氏體抗拉強度極限時，才會產(chǎn)生裂紋。 

　　4、顯微淬火裂紋的分析 

　　還有一種顯微淬火裂紋，是由于片狀馬氏體形成時的相互碰撞所造成的。為馬氏體形成速度極快，相互碰撞時將因沖擊而形成相當大的應力場，高碳馬氏體又很脆，故極易在相互碰撞時發(fā)生開裂。這種裂紋局限于馬氏體內(nèi)，非常細微，所以稱之為顯微裂紋。當鋼的含碳量大于l.0%，淬火時全部形成片狀馬氏體，顯微淬火裂紋才較明顯。ZG65Mn淬火時，仍以韌性較好的板條狀馬氏體為主，且又處于壓應力狀態(tài)，所以可以忽略這種顯微淬火裂紋的影響。事實上，淬火錘頭仍以磨損失效為主，并未出現(xiàn)點蝕性脫落破壞。