大型多元低合金鑄鋼錘頭的制備及組織性能調(diào)控技術(shù)研究.pdf

1、破碎機廣泛用于水泥、礦山、交通、建材、電廠、冶金等行業(yè)。目前，廣泛使用的大型破碎機耐磨錘頭主要有高錳鋼系列和多種材質(zhì)的復(fù)合錘頭系列。普通高錳鋼錘頭因初始硬度低，在低應(yīng)力磨損條件下使用時耐磨性能差，使用壽命普遍不高；復(fù)合錘頭系列由于復(fù)合工藝原因，兩種材質(zhì)的結(jié)合不理想，易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用安全性。為避免上述缺陷，本文通過對錘頭進行組織和性能設(shè)計、合理匹配化學(xué)成分、優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)及制定合理的熱處理工藝，研制了適于在中、低載荷下

2、使用的單一材質(zhì)大型多元低合金鑄鋼耐磨錘頭。
　　 由錘頭的工況要求可知，打擊部位與物料發(fā)生撞擊后受到強烈沖擊磨損而失效，安裝部位起固定作用，只需保證錘頭在使用過程中的安全性。本文利用低合金鋼材質(zhì)可在大范圍內(nèi)調(diào)整硬度和韌性的特點，對錘頭進行了組織和性能設(shè)計，將錘頭設(shè)計成打擊部位、安裝部位和中間連接部位三部分，通過調(diào)整化學(xué)成分和熱處理工藝，使錘頭打擊部位獲得馬氏體+下貝氏體的復(fù)相組織，硬度≥50HRC，沖擊韌性αk≥15J/cm2；

3、安裝部位獲得鐵素體+珠光體類型的復(fù)相組織，硬度25～37HRC，αk≥100J/cm2；中間連接部位保證錘頭不斷裂，性能介于安裝部位和打擊部位之間，整體性能呈梯度變化。
　　 為獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，采用模擬軟件ProCAST優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)。設(shè)計了立澆和臥澆兩種澆注方案，并分別對兩種澆注方案進行了溫度場、流場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬分析，主要分析了鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的縮孔、縮松等嚴(yán)重影響鑄件質(zhì)量的缺陷。針對各個工藝參數(shù)下產(chǎn)生的縮孔和縮松缺

4、陷的位置和大小，通過優(yōu)化工藝參數(shù)來消除縮孔和縮松等缺陷，在保證無縮孔、縮松的前提下，預(yù)測鑄件產(chǎn)生熱裂的傾向和變形大小，最終在上述兩種方案中的最佳工藝參數(shù)下進行試驗研究。試驗研究結(jié)果表明，立澆方案得到了無縮孔縮松缺陷鑄件，且批量生產(chǎn)時質(zhì)量穩(wěn)定；臥澆方案經(jīng)批量生產(chǎn)后出現(xiàn)了質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，采用保溫發(fā)熱冒口后，得到了無缺陷鑄件，但鑄件表面質(zhì)量較立澆方案差。錘頭經(jīng)鑄造成型后，兩種方案均未出現(xiàn)熱裂現(xiàn)象，且變形較小，符合尺寸要求。
　　 為實

5、現(xiàn)錘頭的梯度性能變化，本文選用合理的奧氏體化溫度、退火溫度、淬火溫度、淬火介質(zhì)和回火溫度等熱處理工藝參數(shù)，對安裝部位和打擊部位采用不同的熱處理工藝。其中安裝部位選用的熱處理工藝為：預(yù)處理→淬火→高溫回火→低溫回火；打擊部位的熱處理工藝為：預(yù)處理→淬火→二次淬火→低溫回火。并對熱處理后的錘頭各部位進行宏觀硬度、沖擊韌性、金相顯微組織、掃描顯微組織以及耐磨性等性能測試，并將測試結(jié)果與梯度性能變化設(shè)計進行對比，在滿足性能要求的前提下，進行工業(yè)