高錳鋼類錘頭及適應(yīng)工況條件，耐磨錘頭常用的材料有：高錳鋼、高鉻鑄鐵、低碳合金鋼。高錳鋼韌性好，工藝性好，價(jià)格低，其主要特點(diǎn)是在較大的沖擊或接觸應(yīng)力的作用下，表面層將迅速產(chǎn)生加工硬化，其加工硬化指數(shù)比其它材料高，耐磨性得到較大的提高。但如果使用破碎機(jī)錘頭過程中沖擊力不夠或接觸應(yīng)力小，則不能使表面迅速產(chǎn)生加工硬化，高錳鋼的耐磨性就不能充分發(fā)揮。由于破碎物料，錘頭頭部需要良好的耐磨性而柄部又需要足夠韌性，通常用合金鋼、高錳鋼、鑄鋼加高鉻鑄鐵雙金屬復(fù)合等材料用鍛造或鑄造方法一次成型，配上相應(yīng)的熱處理工藝就比較經(jīng)濟(jì)一點(diǎn)。鞏義東辰實(shí)業(yè)生產(chǎn)的耐磨錘頭有高錳鋼材質(zhì)類型的，下面東辰介紹高錳鋼類錘頭及適應(yīng)工況條件。

1.高錳鋼錘頭
高錳鋼是傳統(tǒng)的耐磨材料，距今已有100多年的歷史。高錳鋼鑄態(tài)組織為奧氏體和部分碳化物。碳化物數(shù)量多時(shí)會(huì)在晶界上以網(wǎng)狀出現(xiàn)，嚴(yán)重割裂基體組織，降低了基體組織的韌性；但經(jīng)過水韌處理后，基體組織完全奧氏體化，塑性和韌性大大提高，化學(xué)成分及性能見表1。在較大的沖擊或接觸應(yīng)力的作用下，高錳鋼表層奧氏體組織發(fā)生相變硬化和加工硬化，原始硬度由HB180～200迅速上升到HB450～500，耐磨性得到大的提高。

外載荷越大，高錳鋼表層加工硬化程度越高；但從表面向內(nèi)的變形程度逐漸減少，加工硬化程度逐漸降低；因此加工硬化層的下面仍是奧氏體組織，它與硬化層牢固地結(jié)合在一起，具有良好的抗磨料犁削磨損性能和較好的抗沖擊疲勞性能。當(dāng)表層硬化層逐漸被磨耗的同時(shí)，在強(qiáng)烈外載荷的作用下，硬化層不斷向內(nèi)發(fā)展，始終維持穩(wěn)定的硬化層，具有較好的抗磨性能。

2.合金化高錳鋼錘頭
為了進(jìn)一步提高高錳鋼錘頭的耐磨性能，在保留足夠韌性的前提下，對(duì)高錳鋼進(jìn)行合金化處理，研制了改性合金高錳鋼。如單獨(dú)或復(fù)合加入Cr、Mo、V等，改善高錳鋼的屈服強(qiáng)度、奧氏體加工硬化能力、晶粒細(xì)化度、彌散強(qiáng)化程度等，進(jìn)一步提高高錳鋼的使用壽命。

Cr是強(qiáng)擴(kuò)散元素，影響碳的擴(kuò)散過程，提高奧氏體的穩(wěn)定性、屈服強(qiáng)度和淬透性。Cr是較強(qiáng)的碳化物形成元素（與Mn比較），能形成比（Fe·Mn）3C更穩(wěn)定的（Fe·Cr）3C型合金滲碳體。當(dāng)Cr含量超過2.5％時(shí)，基體組織韌性急劇下降。高溫時(shí)，Mo固溶奧氏體，冷卻凝固后部分固溶于體中，部分分布在碳化物中，改善奧氏體沿樹枝晶發(fā)展的傾向，抑制過冷奧氏體分解，提高奧氏體的穩(wěn)定性。合金化高錳鋼經(jīng)過沉淀強(qiáng)化熱處理，晶粒細(xì)化，奧氏體晶界基本無碳化物出現(xiàn)。雖然基體上有部分碳化物，但呈細(xì)小顆粒狀均勻彌散分布，是奧氏體基體的強(qiáng)化相，大大提高了合金高錳鋼的耐磨性。

3.高錳鋼鑲鑄高鉻合金鑄鐵錘頭、鑲鑄鋼結(jié)硬質(zhì)合金錘頭
高錳鋼錘頭韌性高，抗強(qiáng)烈沖擊能力高。高鉻合金鑄鐵錘頭合金含量高，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅浣M織為：M7C3型碳化物+馬氏體+彌散分布的二次碳化物+殘余奧氏體，宏觀硬度達(dá)HRC60以上，抗磨損能力強(qiáng)。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以難熔金屬碳化物（主要是TiC、WC）作硬質(zhì)相，以碳鋼為粘結(jié)相，用粉末冶金法制取的復(fù)合材料。其組織特點(diǎn)是，微細(xì)的硬質(zhì)相晶粒均勻彌散地分布于碳鋼基體中，具有較高的抗磨損性能。為充分發(fā)揮高錳鋼優(yōu)良的抗沖擊性能和高鉻合金鑄鐵（或鋼結(jié)硬質(zhì)合金）較強(qiáng)的抗磨損性能，采用鑲鑄生產(chǎn)工藝見圖3，將兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，經(jīng)水韌處理后，獲得具有較高綜合性能和抗磨損性能的復(fù)合新材料。

具體鑲鑄生產(chǎn)工藝過程為：在型腔某部位預(yù)先放人具有良好耐磨性的預(yù)制塊（高鉻合金鑄鐵或鋼結(jié)硬質(zhì)合金），然后向型腔內(nèi)澆注具有良好韌性的母液（高錳鋼），通過母液強(qiáng)烈的熱作用，使鑲塊與母液接觸的界面上在一定的時(shí)間內(nèi)處于熔化或溶解狀態(tài)并發(fā)生元素的相互擴(kuò)散及冶金反應(yīng)，冷凝后，鑲塊與母材牢同的熔焊為一體。

4.高錳鋼工作表面堆焊耐磨層
隨著表面堆焊技術(shù)的發(fā)展，研制了高錳鋼工作表面堆焊耐磨層錘頭。堆焊時(shí)，在高溫脆性區(qū)，晶界周圍易產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶體，如Fe+FeS（熔點(diǎn)985℃）、FeS+FeO（熔點(diǎn)940℃）及Fe+Fe3P（熔點(diǎn)1 050℃）等。由于高錳鋼的線膨脹系數(shù)大，導(dǎo)熱系數(shù)低（約為低碳鋼的1/5），焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，易發(fā)生過熱現(xiàn)象；降低了焊接接頭和焊縫的韌性，同時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋。

奧氏體基體組織受熱至300℃以上時(shí)，碳化物會(huì)沿晶界析出，破壞了奧氏體組織的完整性，晶界碳化物的聚集會(huì)使高錳鋼脆化。為避免高錳鋼基體性能惡化，基本上采用“冷焊”工藝，即采用各種方法使高錳鋼基體在焊接過程中保持在較低溫度，減少基體在300℃以上的停留時(shí)間。針對(duì)高錳鋼錘頭堆焊后不進(jìn)行水韌處理的工況，為降低焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，采用堆焊層組織結(jié)構(gòu)逐漸過渡（母材+中間過渡層+耐磨層）的復(fù)合堆焊技術(shù)方案，確保焊接接頭和焊縫具有足夠的韌性。堆焊后耐磨層金屬（耐磨層厚約5～10mm）的硬度為HRC55～60，使用壽命大大提高。

綜上所述，高錳鋼錘頭、合金高錳鋼錘頭、高錳鋼鑲鑄高鉻合金鑄鐵錘頭、高錳鋼工作表面堆焊耐磨層錘頭適合石灰石品質(zhì)較高（石灰石中硅含量≤2%，抗壓強(qiáng)度≤120MPa）、錘頭線速度較高（35～40m/s）、進(jìn)料粒度較大（800～1 000mm）、物料綜合水分高（≥2%）的工況條件。高錳鋼鑲鑄高鉻合金鑄鐵錘頭、鑲鑄鋼結(jié)硬質(zhì)合金錘頭適合石灰石品質(zhì)較差（石灰石中硅含量≥2%，抗壓強(qiáng)度≥120MPa）、轉(zhuǎn)速較低（30～35m/s）、進(jìn)料粒度較小（500～800mm）、物料綜合水分較低（≤2%）的工況條件。

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