錘柄堆焊對雙金屬復(fù)合錘頭界面結(jié)合和耐磨性的影響.pdf

1、目前,錘式破碎機大量使用鑄鋼錘柄與高鉻鑄鐵錘端的雙金屬復(fù)合錘頭,這種錘頭如果復(fù)合良好,既可滿足錘頭對韌性的要求,同時也具有很高的耐磨性。然而由于鑄鋼錘柄熔點高,在與錘端復(fù)合時難以達(dá)到冶金結(jié)合,容易出現(xiàn)錘頭錘端高鉻鑄鐵的松動、脫落掉塊等情況。另外靠近錘端部分的錘柄由于采用普通碳鋼材料,耐磨性很低,在實際使用過程中易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損,導(dǎo)致整個錘頭早期失效,甚至斷裂引起設(shè)備的損壞和安全事故。為解決這些問題,在錘柄復(fù)合部位及受沖擊面上堆焊一層熔點較

2、低且和錘端同質(zhì)的高鉻鑄鐵材料,然后與錘端進行復(fù)合,以提高錘柄的耐磨性能,同時提高復(fù)合界面的冶金結(jié)合性能,從而使錘頭整體壽命得到進一步提高。
　　 本課題錘柄材質(zhì)選用ZG270-500,錘端材質(zhì)選用高鉻鑄鐵。試驗了D618,以及自制的多種不同成分的高鉻鑄鐵焊條在錘柄上的堆焊性能,在此基礎(chǔ)上分別在堆焊錘柄于室溫、300℃和600℃左右預(yù)熱條件下采用型內(nèi)感應(yīng)加熱工藝復(fù)合鑄造,然后對復(fù)合后的錘頭進行960℃保溫4h,出爐風(fēng)淬,再在250

3、℃保溫2h,出爐空冷的回火處理。使用XRD、金相顯微鏡、掃描電鏡及能譜結(jié)合分析表面堆焊層試樣和復(fù)合層試樣的組織形貌與結(jié)合情況,并進行洛氏硬度和顯微硬度的測量,利用自制的磨損試驗機進行堆焊錘柄的耐磨試驗,分析試驗結(jié)果并選擇合適的堆焊焊條,最后做沖擊韌性試驗,進行沖擊韌性校驗。
　　 試驗結(jié)果表明:采用高碳鉻鐵、石墨、硅鐵(Si75)、高碳錳鐵和還原鐵粉為原料來做焊條,其工藝性能良好,同時保證了堆焊層質(zhì)量。保持鉻含量在20％左右,調(diào)

4、整配比以達(dá)到不同的含碳量,自制了1＃到4＃四種不同成分焊條,堆焊后對堆焊層進行化學(xué)成分分析,參照Fe-Cr-C合金液相面投影圖確定3＃焊條熔點最低。焊態(tài)平均硬度結(jié)果分別為:42.3HRC、48.7HRC、55.7HRC、59.4HRC。金相觀察表明:隨著碳含量的升高,組織由亞共晶向過共晶轉(zhuǎn)變,初晶奧氏體越來越少,共晶碳化物越來越多,達(dá)到過共晶成分時,則變?yōu)榇髩K初生碳化物和共晶組織。采用表面堆焊高鉻鑄鐵后復(fù)合的工藝,在不同錘柄預(yù)熱溫度下進

5、行復(fù)合,經(jīng)熱處理后,堆焊層與錘端均得到M7C3型碳化物+回火馬氏體+彌散分布的二次碳化物+殘余奧氏體的金相組織,錘柄堆焊層硬度也得到了提高。堆焊層平均厚度為2mm,以煤矸石為磨料,制樣進行磨損試驗,試驗結(jié)果:ZG270-500平均磨損失重量為3.5372g,1＃到4＃焊條堆焊后的錘柄相對ZG270-500的耐磨性分別提高了約11、16、26、30倍。
　　 最終選用3＃自制焊條,因為其堆焊層熔點較低,硬度也較高,完全滿足錘頭使用

6、要求,選擇預(yù)熱300℃,高鉻鑄鐵錘端與堆焊層完全達(dá)到互熔狀態(tài),沒有分界線,而堆焊層與錘柄之間經(jīng)再次加熱后,促進了結(jié)合界面處的原子相互擴散,界面結(jié)合呈犬牙交錯狀,加強了冶金結(jié)合程度,最后進行沖擊韌性校驗,該錘頭完全滿足工況沖擊要求,使錘頭更加安全可靠,同時也大大提高了錘柄的耐磨性。試制的錘頭在實際生產(chǎn)中進行了試用,其壽命為高錳鋼錘頭的4倍多,同時當(dāng)錘端磨損基本失效后,錘柄堆焊層并未完全磨損,從而有效的保護了錘柄基材,提高了壽命,降低了成本