低碳中合金钢破碎机锤头的研制

　　在冶金、矿山、电力、建材和机械等行业中，耐磨材料都是在极其恶劣的条件下服役的。作为破碎各种物料的破碎机锤头，在破碎物料过程中会承受很大的冲击力以及物料对表面的挤压，特别是矿石材料颗粒尖锐的部分，会直接刺入破碎机表面并将材料推向两旁或者前缘，从而造成很大的磨损。由此，制备破碎机锤头的材料必须具有较大的抗冲击能力，防止断裂，而且需要有较高的硬度，防止材料发生大的塑性变形而形成犁皱[1]。

　　1 破碎机锤头

　　在20世纪70—80年代，破碎机锤头普遍采用奥氏体高锰钢材质，它的特点是组织为经过水韧处理的奥氏体，韧性值较高，一般能达到200J/cm₂以上，但硬度值特别低。在面对较高冲击时，能够发生加工硬化，使得材料的硬度值得到较大程度的提升;在中小冲击工况下，由于加工硬化程度低，硬度很低，使得材料的耐磨性能非常差。近年来，低中合金钢作为耐磨材料的应用越来越广泛，人们也努力研究各种铸造工艺和热处理工艺以得到材料的最佳性能。文中以低碳中合金钢为对象，研究热处理工艺对其结构和显微组织的影响，充分发挥材料的力学性能，为破碎机锤头的使用提供参考。一般破碎机锤头的尺寸如图1所示[2]。

　　2 实验材料

　　为了得到较好性能的新材料，首先要对钢进行合金化，以提高其淬透性，降低奥氏体化温度，以得到更多的奥氏体，从而在奥氏体转变过程中得到更多的马氏体，极大地提高钢的硬度，细化晶粒，并对回火稳定性和回火脆性有很大影响[3]。

　　1) 碳。碳含量直接影响到材料的硬度和韧性，当碳含量过低时，材料的淬透性差，韧性较高，硬度低不耐磨; 反之则硬度高韧性差，材料易断裂。碳的质量分数的多少还影响到奥氏体的形成以及基体的硬度。综合考虑选择碳质量分数在0.25%～0.35%较为合适。

　　2) 铬。铬是一种强的碳化物形成元素，特别是Cr7C3对提高耐磨性有很大帮助，它易与碳形成难溶于奥氏体的合金碳化物，从而减缓奥氏体的形成速度，而碳化物形成元素也能阻碍晶粒长大。另外能显著提高钢的淬透性和回火抗力。确定铬的质量分数在6.5%～7.0%。

　　3) 硅、锰。Si能抑制碳化物析出，并使C曲线右移，可阻止转变过程中发生珠光体转变; 同时Si能延缓回火时碳化物晶核的形成和长大，提高钢的抗回火软化能力，防止因使用温度升高引起碳化物析出，硬度降低; Si还能使铁素体强化，在韧性不降低的情况下，提高金属材料的耐磨性。Mn能减缓珠光体转变时合金渗碳的形核长大，同时它又扩大了γ→α的转变程度，故高的锰含量可有效提高奥氏体的稳定性。它和S很容易发生反应生成MnS，从而降低了硫的有害作用。确定Si的质量分数为0.8%～1.0%，Mn的质量分数为0.8%～1.0% 。