提高破碎机锤头的耐磨性

　　锤头是破碎机的关键部件之一，其质量的好坏，一直是水泥厂家非常关心的问题，既要求有较高的硬度以及耐磨损性能，又要求有较高的韧性以及承受冲击性能，它的安全性、可靠性、耐磨性和使用寿命都直接影响着水泥厂的安全生产周期和生产成本，以及工人的劳动强度，所以水泥厂都非常重视破碎机锤头的安全运行质量。为了保证其使用性能选择了ZG65Mn材料。 

　　水泥厂碎石用的ZG65Mn锤头，由于其表面硬度不足、耐磨性差，只有五、六个班便要换一次，成为严重制约碎石效率和经济效益的一个因素。应企业要求，我们对ZG65Mn锤头工作情况进行观察分析，发现锤头的破损无一例外是由于表面硬度不足和严重磨损造成，经测试，锤头表面硬度约22HRC，确实太低。为提高其表面硬度和耐磨性，我们采用了水冷淬火处理的新工艺。 

　　从理论上来讲，65Mn弹簧钢应采用油冷淬火，并应及时进行回火，若采用水冷淬火，则易产生开裂。但是，从另一方面看，ZG65Mn碎石锤头体积大、储热量多，降低了冷却速度，使油冷淬火实际上仅相当于正火。试验也证明，油冷淬火硬度只有26HRC左右，比空冷提高不了多少。鉴于此，我们大胆突破理论禁限，选择了水冷淬火，并达到了预期的效果。 

　　1、水冷淬火处理的新工艺 

　　我们对热处理工艺进行了研究，通过综合分析热处理工艺对其组织的影响，确定出了最佳的热处理工艺。我们选择了利用铸造余热进行水冷淬火的热处理新工艺，工件出炉后迅速入水进行水淬，水淬采用大容积水池，流动水处理，即在水池下方用高压水泵使冷水自下而上喷出，在水池上方让热水溢出，水池内的水温严格控制在20℃～40之间。最后，取出工件进行空冷。测得淬火ZG65Mn锤头表面硬度在45HRC以上，经热处理的ZG65Mn锤头，工作寿命增加十几倍，解决了锤头在高冲击下，锤柄易断裂，或锤头不耐磨的现状。使破碎机效率大为改善。这不仅降低了锤头的消耗，而且大幅度提高了工作效率。所以产生了很好的经济效益。 

　　2、锤头化学成分的分析 

　　经化学分析，ZG65Mn锤头的主要化学成分如下：C 0.66%、Mn l.04%、Si 0.44%、S 0.034%、P 0.036%。锰是一个最为强烈的晶界碳化物形成元素，形成稳定的奥氏体，还是一个过热敏感元素，含量低时，不能满足奥氏体的生成条件，随着锰含量的增加，钢的强度、耐磨性也增加：硅有显著的固溶强化作用，增加钢的致密性，提高耐磨性。因此，较高的含碳量和Mn、Si合金元素的作用，均有利于提高钢的淬透性，若不进行淬火将不能充分发挥ZG65Mn材料的使用性能。ZG65Mn锤头的共析组织为较粗大的层片状珠光体，淬火组织则主要是板条状马氏体和片状马氏体的混合物。当锤头连续工作时，表面温度达到400℃左右。将使马氏体转化为渗碳体呈弥散分布的回火屈氏体，并且使显微淬火裂纹被焊合，所以不会出现点蚀性脱落破坏。 

　　3、淬火裂纹的分析 

　　淬火在有些情况下不一定比正火更易产生裂纹，对ZG65Mn锤头水冷淬火处理，具体分析如下： 

　　正火时，表层共析组织在较高温度(550℃以上)即已形成。在继续冷却过程中，由于表层冷却速度大于内部冷却速度，其较快的收缩受到牵制，从而产生表面拉应力。如果该拉应力大于正火组织的抗拉强度极限，就会造成裂纹。这种正火裂纹往往发生在较高温度区间，因为这时冷却速度大，表面拉应力也大。同时，高温时表层共析组织的塑性也较好，可以通过塑性变形抵消一部分拉应力。因此，正火时表层金属中也有一定的加工硬化现象存在。 

　　淬火时，在马氏体开始转变温度Ms线以上不会出现裂纹，因为这时钢的组织为过冷奥氏体，它有足够的塑性以抵消表面拉应力。在表层生成马氏体的过程中，也不会产生裂纹，因为马氏体转变时体积膨胀，而内部组织发生共析转变时的体积变化可以忽略不计，并且冷却过程中内部体积缩小，使表层处于压应力状态。只有在温度继续快速降低时，内部组织也转变为马氏体的过程中，内部体积膨胀时表层的压应力状态转变为拉应力状态，并且拉应力又增大到超过马氏体抗拉强度极限时，才会产生裂纹。 

　　4、显微淬火裂纹的分析 

　　还有一种显微淬火裂纹，是由于片状马氏体形成时的相互碰撞所造成的。为马氏体形成速度极快，相互碰撞时将因冲击而形成相当大的应力场，高碳马氏体又很脆，故极易在相互碰撞时发生开裂。这种裂纹局限于马氏体内，非常细微，所以称之为显微裂纹。当钢的含碳量大于l.0%，淬火时全部形成片状马氏体，显微淬火裂纹才较明显。ZG65Mn淬火时，仍以韧性较好的板条状马氏体为主，且又处于压应力状态，所以可以忽略这种显微淬火裂纹的影响。事实上，淬火锤头仍以磨损失效为主，并未出现点蚀性脱落破坏。