一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭及其熱處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種破碎機錘頭，更具體地說，涉及一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭及其熱處理方法。
【背景技術】
[0002]錘頭是破碎機的關鍵零部件，結構如圖1所示，包括軸孔區(qū)和工作區(qū)，軸孔區(qū)設置有軸孔;錘頭排列在破碎機轉子的錘軸上，在破碎機高速運轉時直接打擊物料，最終破碎成合適的物料粒度。破粹機錘頭研發(fā)的歷史，經歷了普通的高錳鋼材料、高錳鋼和高鉻鑄鐵雙金屬材料時期，隨著汽車破碎機行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，上述材料制成的破粹機錘頭的不足之處也越發(fā)明顯。
[0003]高錳鋼材料盡管有加工硬化這一特性，但在沖擊磨損力不大的工況條件下，高錳鋼錘頭的加工硬化效果并不理想，錘頭在高速運行時產生大量的熱量，使錘頭表面軟化甚至被粘著撕下，使用壽命會大大縮短。高錳鋼和高鉻鑄鐵雙金屬材料，雖然高鉻鑄鐵的硬度很高，但其沖擊性能非常低，無法滿足工作中出現較大的沖擊力。
[0004]隨著工業(yè)的發(fā)展，在實際生產中，對錘頭各項性能都會有很高的要求，既要求有良好的韌性，以抵抗工作過程中物料的沖擊力，防止錘頭發(fā)生意外斷裂，同時又要求其具有高的硬度及優(yōu)良的磨損性能。然而，目前破粹機錘頭在生產過程中的各環(huán)節(jié)的技術尚不成熟，錘頭各項性能難以滿足使用要求。
[0005]經檢索，中國專利號ZL 201210162466.2，授權公告日為2014年4月16日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:分段硬度低合金鋼錘頭及其熱處理方法;該申請案中分段硬度低合金鋼錘頭的熱處理方法，包括正火、淬火和回火工序，淬火工序中，將錘頭置于熱處理爐中加熱至800?880°C后進行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質中冷卻；其中，錘頭厚度為100?200mm時，保溫時間4?8小時，錘頭厚度每增加25mm保溫時間增加I小時。該申請案得到的分段硬度的低合金鋼錘頭工作端硬度高，耐磨性好，安裝端硬度低沖擊韌性好，使用過程中不易斷裂，使用壽命是高錳鋼錘頭和整體硬度低合金鋼錘頭的1.5?2倍。該申請案不失為一種提高破粹機錘頭性能的優(yōu)異方案，但破粹機錘頭性能仍有進一步提升的空間，仍需對破粹機錘頭在生產過程中的環(huán)節(jié)進一步改進。

【發(fā)明內容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術問題
[0007]本發(fā)明為滿足實際生產中對錘頭各項性能的高要求，提供了一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭及其熱處理方法;本發(fā)明通過對錘頭不同部位采用相應的熱處理工藝，給錘頭不同部位提供不同的性能，即錘頭軸孔區(qū)具備良好的塑韌性，工作區(qū)在獲得很高硬度和高耐磨性的同時，還能保證有一定的塑韌性，以抵抗工作中突發(fā)過大沖擊力，導致錘頭發(fā)生意外斷裂;本發(fā)明的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，不僅可同時擁有良好的性能和高的使用壽命，而且適用面廣、成本低廉，便于推廣應用。
[0008]2.技術方案
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為:
[0010]本發(fā)明的一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭，包括如下質量百分比的組分:C 0.19-0.74% ,Si 0.40-1.30% ；Mn 0.40-1.10% ,P < 0.018% ；S < 0.015% ；Cr 0.80-3.10% ；Ni0-1.2% ；Mo 0.2-0.85%，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0011]更進一步地，低合金中碳鋼雙硬度錘頭包括如下質量百分比的組分:C 0.51%,Si1.13% ；Mn 0.475% ,P 0.014% ；S 0.0089% ；Cr 0.90% ；Ni 1.10% ；Mo 0.425%，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0012]更進一步地，錘頭軸孔區(qū)表面下5mm處硬度HB 363?388，工作區(qū)表面下5mm處硬度HB 555?601，且距離油位線下方20mm區(qū)域表面下5mm處硬度HB 555?578;錘頭軸孔區(qū)沖擊韌度18?19J/cm2，工作區(qū)沖擊韌度15?17J/cm20
[0013]本發(fā)明的一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的熱處理方法，其步驟為:
[0014]步驟一、按質量百分比配制原料后，放入真空感應中頻爐中熔化，將熔化后的鋼水澆注到砂型中，保溫冷卻后取出鑄件，然后去除澆冒口后熱處理；
[0015]步驟二、正火、回火熱處理:將鑄件以48?52°C/h的速率加熱到550-630°C，并保溫2?2.5h，然后以45?50°C/h的速率加熱到570-900°C，并保溫5.5?6h，空冷到室溫;最后以50?55°C/h的速率加熱到675?700°C，并保溫5.5?6h，空冷到室溫；
[0016]步驟三、淬火、回火處理:將鑄件以48?52°C/h的速率加熱到750-900°C，并保溫2.5?3h，然后以50?55°C/h的速率加熱到750-900°C，保溫5?5.5h后，油冷至室溫;最后以45?50°C/h的速率加熱到200-300°C，并保溫24?30h后空冷;錘頭僅在工作區(qū)油淬，軸孔區(qū)不淬火。
[0017]更進一步地，步驟一熔煉過程中真空保持時間為25?30min，真空度在200KPa以下;采用鋁絲終脫氧;鋼水澆注溫度為1550?1570°C。
[0018]更進一步地，步驟二中正火冷卻到室溫后，需在4h之內進行回火處理。
[0019]更進一步地，步驟三中軸孔下部減去距離L為油位線位置，所述的距離L的計算公式為:
[0020]L =軸孔外徑-2/3軸孔內徑。
[0021]3.有益效果
[0022]采用本發(fā)明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0023](I)利用本發(fā)明提供的熱處理方法獲得的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，金相觀察發(fā)現錘頭內部夾雜較少，基本以硫化物和氧化物兩種形式存在，硫化物占據多數，大部分夾雜呈彌散的顆粒狀分布，個別地方夾雜聚集，這樣的夾雜數量和夾雜形態(tài)對鑄件的力學性能不會造成較大影響，由此說明錘頭的致密度和純凈度都很好；
[0024](2)利用本發(fā)明提供的熱處理方法獲得的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，淬火區(qū)域金相組織為馬氏體+貝氏體，這種組織既有很高的硬度又有很好的塑韌性，其沖擊功平均為16J，這樣的沖擊性能，錘頭在打擊受力的過程中不容易發(fā)生脆斷，大大提高了錘頭的使用壽命;
[0025](3)本發(fā)明的一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的熱處理方法，通過改進淬火工序，讓整體錘頭分段淬火，工作區(qū)作淬火處理，軸孔區(qū)在空氣中進行類似正火處理，并嚴格控制保溫時間和溫度，使工作區(qū)具有高強度和高耐磨性而軸孔區(qū)具有低硬度和高韌性，且考慮到錘頭油淬區(qū)不同的部位馬氏體的含量也會不一樣，錘頭兩個尖角處及錘頭底部，冷卻面最多，并且又位于淬火油池的最下方，這些部位冷卻速度最快，在淬火、回火處理工序中科學的確定了油位線位置，從而保證了錘頭兩個尖角處及錘頭底部既有很高的硬度又有很好的塑韌性，制備得到的錘頭適用面廣、成本低廉，便于推廣應用。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭的結構示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭非油淬區(qū)顯微組織500倍掃描電鏡圖；
[0028]圖3是本發(fā)明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭油淬區(qū)顯微組織500倍掃描電鏡圖；
[0029]圖4為本發(fā)明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭成品表面脫碳層厚度掃描圖。
[0030]示意圖中的標號說明:
[0031]1、軸孔區(qū)；2、工作區(qū)；3、軸孔下部;4、油位線。
【具體實施方式】
[0032]為進一步了解本發(fā)明的內容，結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0033]實施例1
[0034]結合附圖，本實施例的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，包括如下質量百分比的組分:C0.51% ,Si 1.13% ；Mn 0.475% ,P 0.014% ；S 0.0089% ； Cr 0.90% ；Ni 1.10% ；Mo
0.425%，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0035]本實施例的熱處理方法為:按上述質量百分比配制原料后，放入真空感應中頻爐中熔化，當熔煉成分合格后抽真空，真空保持時間為25min，真空度在200KPa以下。采用鋁絲終脫氧，鋁絲的加入量為0.24Kg/噸鋼水，出爐前加入包底。澆注前吹氬，將熔化后的鋼水澆注到砂型中，鋼水澆注溫度為1570°C，澆注時采用漏包，鋼包溫度為800°C以上，澆注時遵守:慢-快-慢的原則，即開始緩慢引流，然后全開快速澆注，最后鋼水快到冒口時應緩慢澆注。保溫冷卻后取出鑄件，然后去除澆冒口后熱處理。
[0036]正火、回火熱處理:淬火裝爐溫度<450°C，回火裝爐溫度為室溫，鑄件與鑄件之間的間隔應大于鑄件的一個壁厚，將鑄件以48°C/h的速率加熱到630°C，并保溫2.5h，然后以50°C/h的速率加熱到870°C，并保溫6h，空冷到室溫;最后以52°C/h的速率加熱到700°C，并保溫5.5h，空冷到室溫，正火與回火工序之間間隔4h。值得說明的是，由于錘頭鑄態(tài)組織會存在成分偏析，晶粒粗大，組織不均勻這一現象，所以此處正火、回火的控制會起到至關重要的作用。
[0037]淬火、回火處理:錘頭僅在工作區(qū)油淬，軸孔區(qū)不淬火，油位線的計算如圖1，油位線4設置在軸孔下部3下方距離L處(油位線4上方為軸孔區(qū)I，油位線4下方為工作區(qū)2)，距離L的計算公式為:L =軸孔外徑-2/3軸孔內徑。本實施例將鑄件放到調整支架上，浸入淬火油中，并調節(jié)油淬時油位線4位置，然后將鑄件以52°C/h的速率加熱到775°C，并保溫3h，然后以55°C/h的速率加熱到860°C，保溫5h后，錘頭在淬火油中需要保溫到完全室溫才可以出油槽，出油槽后4h內以50°C/h的速率加熱到215°C，并保溫24h后