一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種破碎機(jī)錘頭，更具體地說(shuō)，涉及一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錘頭是破碎機(jī)的關(guān)鍵零部件，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括軸孔區(qū)和工作區(qū)，軸孔區(qū)設(shè)置有軸孔;錘頭排列在破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的錘軸上，在破碎機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)直接打擊物料，最終破碎成合適的物料粒度。破粹機(jī)錘頭研發(fā)的歷史，經(jīng)歷了普通的高錳鋼材料、高錳鋼和高鉻鑄鐵雙金屬材料時(shí)期，隨著汽車破碎機(jī)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，上述材料制成的破粹機(jī)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(yùn)行時(shí)產(chǎn)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(huì)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(wú)法滿足工作中出現(xiàn)較大的沖擊力。
[0004]隨著工業(yè)的發(fā)展，在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)錘頭各項(xiàng)性能都會(huì)有很高的要求，既要求有良好的韌性，以抵抗工作過(guò)程中物料的沖擊力，防止錘頭發(fā)生意外斷裂，同時(shí)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(jī)錘頭在生產(chǎn)過(guò)程中的各環(huán)節(jié)的技術(shù)尚不成熟，錘頭各項(xiàng)性能難以滿足使用要求。
[0005]經(jīng)檢索，中國(guó)專利號(hào)ZL 201210162466.2，授權(quán)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(qǐng)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(jìn)行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質(zhì)中冷卻；其中，錘頭厚度為100?200mm時(shí)，保溫時(shí)間4?8小時(shí)，錘頭厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加I小時(shí)。該申請(qǐng)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(guò)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(qǐng)案不失為一種提高破粹機(jī)錘頭性能的優(yōu)異方案，但破粹機(jī)錘頭性能仍有進(jìn)一步提升的空間，仍需對(duì)破粹機(jī)錘頭在生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)節(jié)進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明為滿足實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)錘頭各項(xiàng)性能的高要求，提供了一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法;本發(fā)明通過(guò)對(duì)錘頭不同部位采用相應(yīng)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(shí)，還能保證有一定的塑韌性，以抵抗工作中突發(fā)過(guò)大沖擊力，導(dǎo)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(shí)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(yīng)用。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法，其步驟為:
[0011 ]步驟一、根據(jù)錘頭形狀制造澆注砂型；
[0012]步驟二、按質(zhì)量百分比為C0.3-0.6% ,Si 0.5-0.8% ；Mn 0.6-0.9% ,P <
0.014% ；S< 0.008% ；Cr 1-3% ；Ni 0-1%；Mo 0.2-0.8%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)的組分，配制原料放入真空感應(yīng)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；
[0013]步驟三、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；
[0014]步驟四、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；
[0015]步驟五、清理打磨鑄件，進(jìn)行外觀尺寸、機(jī)械性能及磁粉檢測(cè)，獲得低合金中碳鋼雙硬度纏頭成品。
[0016]更進(jìn)一步地，步驟一中往型腔中涂刷3層鋯英粉涂料，涂料的波美度為70?75BE;造型型砂中樹脂單位重量占型砂單位重量的1.1?1.8%，固化劑占樹脂單位重量的20?30% ；型砂的強(qiáng)度為1.1?1.410^，粒度在30?100目之間。
[0017]更進(jìn)一步地，步驟二熔煉過(guò)程中真空保持時(shí)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 0C。
[0018]更進(jìn)一步地，步驟三中正火冷卻到室溫后，需在4h之內(nèi)進(jìn)行回火處理。
[0019]更進(jìn)一步地，步驟四中軸孔下部減去距離L為油位線位置，所述的距離L的計(jì)算公式為:
[0020]L =軸孔外徑-2/3軸孔內(nèi)徑。
[0021]3.有益效果
[0022]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0023](I)利用本發(fā)明提供的加工方法獲得的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，金相觀察發(fā)現(xiàn)錘頭內(nèi)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(jù)多數(shù)，大部分夾雜呈彌散的顆粒狀分布，個(gè)別地方夾雜聚集，這樣的夾雜數(shù)量和夾雜形態(tài)對(duì)鑄件的力學(xué)性能不會(huì)造成較大影響，由此說(shuō)明錘頭的致密度和純凈度都很好；
[0024](2)利用本發(fā)明提供的加工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(guò)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加工方法，通過(guò)改進(jìn)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(jìn)行類似正火處理，并嚴(yán)格控制保溫時(shí)間和溫度，使工作區(qū)具有高強(qiáng)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(huì)不一樣，錘頭兩個(gè)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(xué)的確定了油位線位置，從而保證了錘頭兩個(gè)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(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明中加工低合金中碳鋼雙硬度錘頭的工藝流程圖；
[0028]圖3為本發(fā)明中錘頭內(nèi)聚集狀?yuàn)A雜形貌圖；
[0029]圖4為本發(fā)明中錘頭內(nèi)夾雜形貌圖；
[0030]圖5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；
[0031]圖6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；
[0032]圖7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。
[0033]示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0034]1、軸孔區(qū)；2、工作區(qū)；3、軸孔下部;4、油位線。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0036]實(shí)施例1
[0037]參看圖2，本實(shí)施例的一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法，步驟為:
[0038]步驟一、根據(jù)錘頭形狀制造澆注砂型:采用Φ80% X80的圓鋼外冷鐵，外冷鐵應(yīng)除銹烘干表面平整，內(nèi)澆口進(jìn)水處用鉻鐵礦砂敷型，厚度約20mm，所有泥芯均用鉻鐵礦砂制芯，造型時(shí)冒口加高，用于放置保溫發(fā)熱覆蓋劑。往型腔中涂刷3層鋯英粉涂料，涂料的波美度為75BE;造型型砂中樹脂單位重量占型砂單位重量的1.1%，固化劑重量占樹脂單位重量的30%，型砂的強(qiáng)度為1.1MPa，粒度在30?100目之間。
[0039]步驟二、按質(zhì)量百分比為C0.51% ,Si 0.75% ；Mn 0.63% ,P 0.014% ；S
0.008% ；Cr 1.90%；Ni 0.30% ；Mo 0.45%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)的組分，配制原料放入真空感應(yīng)中頻爐中熔化，當(dāng)熔煉成分合格后抽真空，真空保持時(shí)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(shí)采用漏包，鋼包溫度為800°C以上，澆注時(shí)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(shí)應(yīng)緩慢澆注。保溫冷卻后取出鑄件，然后去除澆冒口后熱處理。
[0040]步驟三、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(yīng)大于鑄件的一個(gè)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8700C，并保溫6h，空冷到室溫;最后以52°C/h的速率加熱至|J700°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(shuō)明的是，由于錘頭鑄態(tài)組織會(huì)存在成分偏析，晶粒粗大，組織不均勻這一現(xiàn)象，所以此處正火、回火的控制會(huì)起到至關(guān)重要的作用。
[0041]步驟四、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(jì)算如圖1，油位線4設(shè)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(jì)算公式為:L =軸孔外徑-2/3軸孔內(nèi)徑。本實(shí)施例將鑄件放到調(diào)整支架上，浸入淬火油中，并調(diào)節(jié)油淬時(shí)油位線4位置，然后將鑄件以520C/h的速率加熱到7750C，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