一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭及其制備方法、應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及錘式破碎機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭 及其制備方法、應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 錘式破碎機在磚廠及煤矸石加工廠廣為使用，錘頭在高速轉(zhuǎn)動中經(jīng)受物料的沖擊 與磨損，是其主要的磨損件?，F(xiàn)在磚廠較常使用的錘頭有高錳鋼錘頭、高鉻鑄鐵錘頭和雙金 屬復(fù)合錘頭。但各種材質(zhì)錘頭都存在一定的局限性，具體表現(xiàn)為：高錳鋼錘頭不耐磨，高鉻 鑄鐵錘頭易碎，雙金屬錘頭價格高、性價比低。
[0003] 高錳鋼經(jīng)水韌處理后的組織為單相奧氏體，在強烈沖擊、擠壓載荷的反復(fù)作用下， 具有加工硬化的特點，并且沖擊能量越大，硬化效果越好。但是如果加工硬化效果不充分， 表面硬度就偏低，其耐磨性就差。煤矸石加工廠使用后的高錳錘頭殘體其硬度只有HRC 28-32,顯然加工硬化不足，直接影響錘頭的使用壽命。高鉻鑄鐵基體主要由馬氏體及碳化 物組成，具有很好的硬度及耐磨性，但是韌性較低，其ak值在3~5J/cm2。其在破碎的過程 中遇到較硬的物料（如石子、鐵渣等）易碎裂。雙金屬鑄造錘頭使用效果較好，但價格偏高， 性價比不合適。
[0004] 因此，現(xiàn)開發(fā)一種適合于在磚廠及煤矸石加工廠使用的既不破碎又耐磨的錘頭是 當(dāng)前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘 頭及其制備方法、應(yīng)用，具有較高的初始硬度及適當(dāng)?shù)臎_擊韌性，硬度可達(dá)HRC55,沖擊功 可達(dá)39. 3J，還具有重量輕及降首、減震等特點，可彌補尚猛鋼及尚絡(luò)鑄鐵纏頭的缺點與不 足，符合實際生產(chǎn)需求。
[0006]本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分按重量百分比包括： 碳：3· 4 ~3. 8 %，硅：2· 2 ~3. 0 %，錳：0· 2 ~0· 5 %，鉻：0· 4 ~0· 6 %，鉬：0· 2 ~0· 3 %， 銅：0· 4~0· 6%，鎳：0· 3~0· 4%，磷：彡0· 05%，硫：彡0· 03%，其余為鐵。
[0007]優(yōu)選地，碳元素和硅元素的重量比為3. 6~3. 7 :2. 4~2. 5。
[0008] 優(yōu)選地，鉻元素和鉬元素的重量比為0. 42~0. 5 :0. 23~0. 26。
[0009]優(yōu)選地，銅元素、鎳元素、錳元素的重量比為0.42~0.44:0.32~0.34:0.45~0.49 〇
[0010] 優(yōu)選地，其組分按重量百分比包括：碳：3. 64%，硅：2. 44%，錳：0.486 %，鉻： 0. 45%，鉬：0. 24%，銅：0. 43%，鎳：0. 33%，磷：0. 06%，硫：0. 037%，其余為鐵。
[0011] 本發(fā)明還提出的上述含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法，包括如下步 驟：
[0012] S1、熔煉：將原料置于熔煉爐中升溫至熔融狀態(tài)，調(diào)質(zhì)，出爐得到合金液；
[0013]S2、澆注：將合金液進(jìn)行澆注得到錘頭坯體，澆注溫度多1350°C;
[0014]S3、熱處理：將錘頭坯體升溫進(jìn)行奧氏體化，奧氏體化的溫度為930~960°C，保溫 1. 5~2. 5h，然后等溫淬火得到含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，等溫淬火溫度為240~ 280°C，等溫淬火時間為3. 5~4. 5h。
[0015] 優(yōu)選地，S1中，出爐溫度為1450~1480°C。
[0016] 本發(fā)明還提出的上述含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭在錘式破碎機中的應(yīng)用。
[0017] 本發(fā)明中各元素作用如下：
[0018] 碳：作為形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨個數(shù)及石墨大小，同時，適 當(dāng)?shù)奶籍?dāng)量可以使鐵液易于流動，增加鐵液的充型能力，減少縮松縮孔，提高鑄件的致密 性，但是碳含量過高，容易產(chǎn)生石墨漂浮，影響鑄鐵的性能。
[0019] 硅：作為強烈促進(jìn)石墨化的元素，又能起到孕育的效果。較高的含硅量對鑄件的澆 注及自補縮都有很大的好處。硅含量高些，對形成球狀石墨有利，但硅含量超過3. 0 %時，沖 擊韌性會急劇降低。
[0020] 錳：可以擴大奧氏體區(qū)，增強了奧氏體的穩(wěn)定性；固溶在基體和碳化物中，可以強 化基體，提尚硬度，提尚基體的泮透性。但是，$父尚的含猛量會引起晶粒粗大，且極易富集到 共晶團(tuán)的邊界形成珠光體或碳化物。嚴(yán)重時碳化物形成網(wǎng)狀，極大地影響了材料的韌性。由 于錘頭要求具有較高的韌性，所以應(yīng)控制錳含量。
[0021] 鉻：可提高淬透性，同時是碳化物形成元素，在球墨鑄鐵中，它能與碳生成M3C型碳 化物可以作為有效的硬質(zhì)點彌散分布在基體上，提高材料的硬度及耐磨度。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)證 實：含Cr0.5%，碳化物約占15~20%，滿足實際需求。
[0022] 鉬：可強烈提高材料的淬透性。加鉬后奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變受阻，并且降低了珠 光體的臨界溫度，在較低溫度下進(jìn)行等溫淬火，能夠比較容易的得到鐵素體組織。另一方 面，鉬是分配系數(shù)較低的正偏析元素，在奧氏體中心含量為0.39%，故鉬的添加應(yīng)控制在 0. 4 %以下，并與銅、鎳配合使用。
[0023] 銅：可擴大奧氏體相區(qū)，改善石墨球形狀和增加石墨球個數(shù)。具有良好的淬透性， 為負(fù)偏析元素，當(dāng)鐵液在共晶點凝固時能夠削弱由鉬、錳的正偏析帶來負(fù)面影響，減少白亮 區(qū)，促進(jìn)組織的均勻化。
[0024] 鎳：可有效的擴大奧氏體相區(qū)，提高奧氏體穩(wěn)定性，同時具有良好的淬透性，所以 能明顯改善基體的力學(xué)性能。
[0025] 本發(fā)明采用含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵制備錘頭，其作為一種優(yōu)良的機械工程材 料，具有硬度尚、初性好、重量輕及降首、減震等特點，可彌補尚猛鋼及尚絡(luò)鑄鐵纏頭的缺點 與不足。而熱處理工藝對含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的組織和性能的影響很大，不同的奧 氏體化參數(shù)及等溫參數(shù)，都會產(chǎn)生明顯的性能差異。
[0026] 含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵是近幾年來由等溫淬火球墨鑄鐵派生出的一種新型 的球鐵材料。在等溫淬火球墨鑄鐵的基礎(chǔ)上加入強碳化物，使得貝氏體+奧氏體基體中彌 散分布著M3C型絡(luò)碳化合物。
[0027] 由于煤矸石硬度偏低，且較脆，在錘式破碎機破碎的過程中沖擊力較小，含碳化物 等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的加工硬化程度低于含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵磨球，故含碳化物 等溫淬火球墨鑄鐵錘頭熱處理后應(yīng)保證其具有較高的初始硬度及適當(dāng)?shù)臎_擊韌性。本發(fā)明 的硬度可達(dá)HRC55,沖擊功可達(dá)39. 3J，符合實際生產(chǎn)需求。
【具體實施方式】
[0028] 下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029] 實施例1
[0030] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分按重量百分比包括： 碳：3· 4%，硅：3· 0%，錳：0· 2%，鉻：0· 6%，鉬：0· 2%，銅：0· 6%，鎳：0· 3%，磷：彡 0· 05%， 硫：< 0.03%，其余為鐵。
[0031] 實施例2
[0032] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分按重量百分比包括： 碳：3· 8%，硅：2· 2%，錳：0· 5%，鉻：0· 4%，鉬：0· 3%，銅：0· 4%，鎳：0· 4%，磷：彡 0· 05%， 硫：< 0.03%，其余為鐵。
[0033] 實施例3
[0034] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分按重量百分比包 括：碳：3· 6 %，硅：2· 5 %，錳：0· 45 %，鉻：0· 5 %，鉬：0· 23 %，銅：0· 44 %，鎳：0· 32 %，磷： < 0. 05%，硫：< 0. 03%，其余為鐵。
[0035] 實施例4
[0036] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分按重量百分比包 括 ：碳：3.7%，硅：2.4%，錳：0.49%，鉻 ：0.42%，鉬：0.26%，銅：0.42%，鎳：0.34%，磷： < 0. 05%，硫：< 0. 03%，其余為鐵。
[0037] 實施例5
[0038] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分按重量百分比包括： 碳：3· 64 %，硅：2· 44 %，錳：0· 486 %，鉻：0· 45 %，鉬：0· 24 %，銅：0· 43 %，鎳：0· 33 %，磷： 0· 06%，硫：0· 037%，其余為鐵。
[0039] 實施例6
[0040] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分配比同實施例5。
[0041] 本發(fā)明還提出的上述含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法，包括如下步 驟：
[0042]S1、熔煉：將原料置于熔煉爐中升溫至熔融狀態(tài)，調(diào)質(zhì)，出爐得到合金液，出爐溫度 為 1450°C;
[0043]S2、澆注：將合金液進(jìn)行澆注得到錘頭坯體，澆注溫度為1400°C;
[0044]S3、熱處理：將錘頭坯體升溫進(jìn)行奧氏體化，奧氏體化的溫度為930°C，然后保溫 2. 5h，等溫淬火得到含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，等溫淬火溫度為240°C，等溫淬火時 間為4. 5h。
[0045] 實施例7
[0046] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分配比同實施例5。
[0047] 本發(fā)明還提出的上述含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法，包括如下步 驟：
[0048]S1、熔煉：將原料置于熔煉爐中升溫至熔融狀態(tài)，調(diào)質(zhì)，出爐得到合金液，出爐溫度 為 1480°C;
[0049] S2、澆注：將合金液進(jìn)行澆注得到錘頭坯體，澆注溫度為1350°C;
[0050]S3、熱處理：將錘頭坯體升溫進(jìn)行奧氏體化，奧氏體化的溫度為960°C，然后保溫 1. 5h，等溫淬火得到含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，等溫淬火溫度為280°C，等溫淬火時 間為3. 5h。
[0051] 實施例8
[0052] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分配比同實施例5。
[0053] 本發(fā)明還提出的上述含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法，包括如下步 驟：
[0054]S1、熔煉：將原料置于熔煉爐中升溫至熔融狀態(tài)，調(diào)質(zhì)，出爐得到合金液，出爐溫度 為 1465°C;
[0055]S2、澆注：將合金液進(jìn)行澆注得到錘頭坯體，澆注溫度為1375°C;
[0056]S3、熱處理：將錘頭坯體升溫進(jìn)行奧氏體化，奧氏體化的溫度為945°C，然后保溫 2h，等溫淬火得到含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，等溫淬火溫度為260°C，等溫淬火時間 為4h。
[0057] 實施例9
[0058] 本發(fā)明提出的一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，其組分配比同實施例5。
[0059] 本發(fā)明還提出的上述含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭的制備方法，包括如下步 驟：
[0060]S1、熔煉：將原料置于熔煉爐中升溫至熔融狀態(tài)，調(diào)質(zhì)，出爐得到合金液，出爐溫度 為 1465°C;
[0061]S2、澆注：將合金液進(jìn)行澆注得到錘頭坯體，澆注溫度為1375°C;
[0062]S3、熱處理：將錘頭坯體升溫進(jìn)行奧氏體化，奧氏體化的溫度為960°C，然后保溫 2h，等溫淬火得到含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵錘頭，等溫淬火溫度為240°C，等溫淬火時間 為4h。