[发明专利]一种含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及锤式破碎机技术领域，尤其涉及一种含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头及其制备方法、应用。

背景技术

锤式破碎机在砖厂及煤矸石加工厂广为使用，锤头在高速转动中经受物料的冲击与磨损，是其主要的磨损件。现在砖厂较常使用的锤头有高锰钢锤头、高铬铸铁锤头和双金属复合锤头。但各种材质锤头都存在一定的局限性，具体表现为：高锰钢锤头不耐磨，高铬铸铁锤头易碎，双金属锤头价格高、性价比低。

高锰钢经水韧处理后的组织为单相奥氏体，在强烈冲击、挤压载荷的反复作用下，具有加工硬化的特点，并且冲击能量越大，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。煤矸石加工厂使用后的高锰锤头残体其硬度只有HRC28-32，显然加工硬化不足，直接影响锤头的使用寿命。高铬铸铁基体主要由马氏体及碳化物组成，具有很好的硬度及耐磨性，但是韧性较低，其ak值在3～5J/cm²。其在破碎的过程中遇到较硬的物料(如石子、铁渣等)易碎裂。双金属铸造锤头使用效果较好，但价格偏高，性价比不合适。

因此，现开发一种适合于在砖厂及煤矸石加工厂使用的既不破碎又耐磨的锤头是当前急需解决的问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头及其制备方法、应用，具有较高的初始硬度及适当的冲击韧性，硬度可达HRC55，冲击功可达39.3J，还具有重量轻及降音、减震等特点，可弥补高锰钢及高铬铸铁锤头的缺点与不足，符合实际生产需求。

本发明提出的一种含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头，其组分按重量百分比包括：碳：3.4～3.8％，硅：2.2～3.0％，锰：0.2～0.5％，铬：0.4～0.6％，钼：0.2～0.3％，铜：0.4～0.6％，镍：0.3～0.4％，磷：≤0.05％，硫：≤0.03％，其余为铁。

优选地，碳元素和硅元素的重量比为3.6～3.7：2.4～2.5。

优选地，铬元素和钼元素的重量比为0.42～0.5：0.23～0.26。

优选地，铜元素、镍元素、锰元素的重量比为0.42～0.44：0.32～0.34：0.45～0.49。

优选地，其组分按重量百分比包括：碳：3.64％，硅：2.44％，锰：0.486％，铬：0.45％，钼：0.24％，铜：0.43％，镍：0.33％，磷：0.06％，硫：0.037％，其余为铁。

本发明还提出的上述含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头的制备方法，包括如下步骤：

S1、熔炼：将原料置于熔炼炉中升温至熔融状态，调质，出炉得到合金液；

S2、浇注：将合金液进行浇注得到锤头坯体，浇注温度≥1350℃；

S3、热处理：将锤头坯体升温进行奥氏体化，奥氏体化的温度为930～960℃，保温1.5～2.5h，然后等温淬火得到含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头，等温淬火温度为240～280℃，等温淬火时间为3.5～4.5h。

优选地，S1中，出炉温度为1450～1480℃。

本发明还提出的上述含碳化物等温淬火球墨铸铁锤头在锤式破碎机中的应用。

本发明中各元素作用如下：

碳：作为形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨个数及石墨大小，同时，适当的碳当量可以使铁液易于流动，增加铁液的充型能力，减少缩松缩孔，提高铸件的致密性，但是碳含量过高，容易产生石墨漂浮，影响铸铁的性能。

硅：作为强烈促进石墨化的元素，又能起到孕育的效果。较高的含硅量对铸件的浇注及自补缩都有很大的好处。硅含量高些，对形成球状石墨有利，但硅含量超过3.0％时，冲击韧性会急剧降低。

锰：可以扩大奥氏体区，增强了奥氏体的稳定性；固溶在基体和碳化物中，可以强化基体，提高硬度，提高基体的淬透性。但是，较高的含锰量会引起晶粒粗大，且极易富集到共晶团的边界形成珠光体或碳化物。严重时碳化物形成网状，极大地影响了材料的韧性。由于锤头要求具有较高的韧性，所以应控制锰含量。

铬：可提高淬透性，同时是碳化物形成元素，在球墨铸铁中，它能与碳生成M₃C型碳化物可以作为有效的硬质点弥散分布在基体上，提高材料的硬度及耐磨度。经试验发现证实：含Cr0.5％，碳化物约占15～20％，满足实际需求。