高钒高速钢复合锤头铸造工艺及其性能邵抗振1赵俊丽2(1.郑州机械研究所;2.郑州煤矿机械集团有限责任公司)摘要采用固液双金属复合铸造的方法制造了高钒高速钢/碳钢复合锤头,研究了锤柄在不同处理条件下的复合情况。结果表明,锤柄经过酸洗处理以后复合效果良好,能够实现冶金结合;而锤柄经过机械方法除锈或不处理,锤柄和锤头的复合不好。经过酸洗工艺生产的高钒高速钢复合锤头硬度满足要求,使用效果良好。关键词双金属复合;高钒高速钢;复合锤头;冶金结合中图分类号TB331文献标志码A文章编号1001-2249(2009)08-0748-03DOI:10.3870/tzzz.2009.08.019收稿日期:2008-09-11;修改稿收到日期:2009-03-10第一作者简介:邵抗振,男,1980年出生,工程师,郑州机械研究所精密铸造研究室,郑州(450052),电话:0371-62568106,15936230296,E-mail:skz209@163.com锤式破碎机在矿山、冶金、水泥及建材等行业应用广泛,而锤头作为破碎机上的关键零部件,是易损件之一,其消耗量很大。长期以来,为了改善锤头的耐磨性能,延长锤头的使用寿命,减少设备的停机次数和检修时间,人们从改变锤头的材质方面做了深入的研究,材料也从高锰钢发展到高铬铸铁,耐磨性有了很大的提高[1,2]。国内有研究机构开发出了新一代高钒高耐磨合金锤头,耐磨性是高铬铸铁的3倍以上[3]。目前复合锤头的生产工艺主要是镶铸、双液双金属复合和固液双金属复合。本课题从改变复合工艺方面进行试验,采用多种固/液双金属复合铸造工艺,通过对比研究,选出了一种最佳的复合工艺,为固/液双金属复合锤头在生产和应用上取得更好的经济效益奠定了基础。1试验条件1.1复合锤头的化学成分在破碎的过程中,锤头既要满足强度和耐磨性的要求,又要满足韧性的要求,因此试验选用ZG35碳钢作为锤柄材料,高钒高速钢作为锤头的外层复合材料,材料的化学成分见表1。表1材料的化学成分%材料wBCSiMnPSCrMoCuV高钒高速钢2.300.881.32<0.05<0.055.450.960.608.10ZG350.32～0.420.20～0.450.50～0.80<0.05<0.05----1.2工艺设计试验采用固液双金属复合铸造工艺,浇注前把锤柄固定在铸造型腔要求的部位,当浇注完毕,液态金属在充满型腔的同时,也紧密包覆在固态锤柄的周围。包覆层在随后的液态降温、凝固和固态冷却过程中,释放出大量的热(Q=Q液+Q凝+Q固)[4]。这些热量,一部分被铸型吸收并通过铸型散失,另一部分则被锤柄吸收并使之温度升高,利用金属液的热量,在铸件凝固时,使耐磨材料和基体结合在一起。为了使锤柄能接近固相线温度,有利于结合,在浇注前要先把锤柄预热到一定的温度。在试验过程中,锤柄的复合部位采用3种不同的处理方法:①用一定浓度的盐酸清洗一段时间;②用机械方法除去表面的氧化皮;③表面不处理。将以上3种不同方法处理的锤柄分成3组进行试验,将3组锤柄同时预热到300℃左右,放入铸型中相应的位置,见图1。图1造型示意图1.3熔炼浇注熔炼高钒高速钢的主要合金原料有钒铁、铬铁、钼铁,由于V在600℃以上极易被氧化,为防止V等合金元素的氧化,V等合金元素应在熔化后期加入,加钒铁前进行预脱氧,加钒铁后尽量减少高温停留时间。为提高V的吸收率,出炉前加入0.1%的纯铝进行终脱氧,再以包底冲入法操作进行稀土变质处理,这样可以改善碳化物的形态,使VC趋于球形或近似球形。合箱后立刻快速浇入高钒高速钢水,浇注温度在1500～1600748复合材料特种铸造及有色合金2009年第29卷第8期℃之间。1.4热处理工艺高钒高速钢的热处理工艺与其化学成分密切相关,V、C含量不同,热处理工艺也不尽相同,其热处理工艺见图2[3],其中t1和t2可根据锤头的大小、使用工况来确定。图2高钒高速钢锤头的淬火、回火工艺2试验结果与分析2.1锤柄表面处理工艺对结合状况的影响将表面质量完好的锤头的复合部位用线切割的方法解剖,发现第1组酸洗的锤头复合很好(见图3a),结合处形成了良好的冶金结合。第2组机械除氧化皮的锤头,90%复合较好,仅有少部分有明显的缝隙没有结合(见图3b)。第3组复合效果最差,仅有少部分复合较好,其余部分界面出现很多夹杂(见图3c)。(a)第1组(b)第2组(c)第3组图3不同工艺高钒高速钢锤头结合情况一般情况下,锤柄表面会有铁锈,在复合的过程中,铁锈正好处于扩散层的位置,在复合层金属和锤柄之间形成...
