[发明专利]分段硬度低合金钢锤头及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种破碎机锤头，具体涉及一种分段硬度低合金钢锤头及其制造方法。

背景技术

本发明锤头是锤式破碎机的关键零部件，包括工作端和安装端，安装端设置有轴孔；锤头排列在破碎机转子的锤轴上，在破碎机高速运转时直接打击物料，最终破碎成合适的物料粒度。目前世界上破碎机锤头主要为高锰钢和整体硬度低合金钢两种，随着汽车破碎机行业的持续发展，这两种类型的锤头的不足之处也越发明显。

传统的锤头材质为高锰钢材质，经水韧处理，其韧性有余而硬度偏低，耐磨性差。高锰钢是一个历史久远的耐磨材料，在1882年由英国人R.A.哈德菲尔德首先制成，故标准型的Mn13高锰钢又称哈德菲尔德钢。它含有约1.2％的碳和13％的锰,经1050～1100℃的水中淬火处理后能获得全部的奥氏体组织，因此也称奥氏体高锰钢。其主要特点是，在较大动力或接触应力的作用下，其表面层将迅速产生加工硬化，并有马氏体及相沿滑移面形成，从而产生高耐磨表面层，而骨层仍保持优良的动力韧性，因此即使零件磨损到很薄，仍能承受较大的动力载荷而不致破裂。不足之处在于：(1)加工硬化效应不足（因为整个破碎时间是非常短暂的，一台废旧汽车从进入破碎机到破碎完成时间只有一分钟左右，还来不及产生加工硬化），导致耐磨性差；(2)高锰钢锤头在使用过程中发热量大，为维持正常操作，必须淋水冷却，所产生的废水（气）中混有大量的废旧汽车涂料、铁锈、润滑油、残余燃料油、微细金属碎屑等，治理难度大、成本高。

整体硬度低合金钢锤头材质为水淬低合金马氏体耐磨钢，碳含量为0.20％~0.35％的多元低合金钢经“水淬+回火”处理，硬度高48≤HRC≤53，耐磨性好，因此广泛应用于挖掘机、装载机和拖拉机的履带板，中、小型颚板、板锤、锤头、球磨机衬板等，参考成分为：C：0.26％～0.35％，Si：0.17％～0.37％,Mn：0.5％～0.75％，P<0.03％,S＜0.03％,Cr：0.55％～0.85％，Ni：1.5％～1.8％，Mo：0.2％～0.3％，稀土元素0.03％～0.06％，余量为不可避免的杂质和铁Fe。整体硬度低合金钢锤头的制造方法通常包括以下步骤：A、首先通过冶炼、精炼、铸造得到满足成分要求的铸态锤头。B、正火：冷装炉，锤头立放于炉底板上，以100～120℃/小时升温至950～980℃并保温4～8小时（保温时间随锤头厚度而定，锤头每增加25mm厚度保温时间增加1小时），保温结束后出炉空冷，使锤头空冷至室温；C、淬火：冷装炉，锤头立放于淬火架上，以100～120℃/小时升温至930～950℃并保温4～8小时（保温时间随锤头厚度而定，锤头每增加25mm厚度保温时间增加1小时），保温结束后出炉，快速将锤头吊入水中，淬火时间在30秒以内。锤头在水中冷却至室温后吊出。D、回火：一小时内将完成淬火的锤头进行冷装炉，立放于炉底板上，以100～120℃/小时升温至200～210℃并保温6～12小时（保温时间随锤头厚度而定，锤头每增加25mm厚度保温时间增加1小时，回火保温时间为淬火保温时间的1～1.5倍），保温结束后出炉空冷，使锤头空冷至室温。整体硬度锤头不足之处在于：（1）整体硬度锤头在使用过程中由于安装端部分硬度和使用端部位硬度一致，因此使用过程中容易对破碎机主轴造成磨损，从而使破碎机的停机频率相对较高；（2）整体硬度锤头由于锤头硬度偏高，相应的冲击韧性降低，而废旧汽车金属回收领域使用的破碎机锤头主要是利用高速旋转的锤头与高处落下的物料撞击，将物料破碎。锤头工作时高速旋转打击物料，受到很高的冲击载荷，因此极易从锤头腰部断裂而造成锤头失效甚至停机；（3）水淬低合金马氏体耐磨钢虽然硬度48≤HRC≤53，但是在大型破碎机锤头使用时，这个硬度值还是显得不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分段硬度低合金钢锤头及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：分段硬度低合金钢锤头，按重量配比由以下成分组成：C：0.44％～0.58％，Si：1.0％～1.5％,Mn：0.3％～0.8％，P＜0.015％,S＜0.015％,Cr：0.8％～1.2％，Ni：0.8％～1.2％，Mo：0.3％～0.6％，V：0.1％～0.15％，Al：0.01％～0.035％，Zr：0.02％～0.04％，稀土元素0.1％～0.5％，余量为铁和不可避免的杂质；锤头安装端硬度HRC 37～43、工作端硬度HRC 54～61。