回火温度对高铬复合锤头组织和性能的影响

闫超杰

（闽西职业技术学院，福建龙岩364021）

0 引言

锤式破碎机广泛应用于矿山、水泥、冶金、电力、耐火材料、玻璃及化工等行业［1］，锤头是其中的易磨损件。普通锤头使用寿命短，需要频繁更换，影响正常生产，降低了设备运转率，又增大了工人劳动强度。目前所使用的各种抗磨材料中，在冲击力不十分大的情况下，就抗磨性而言，应首推高铬铸铁［2］。在实际应用中，常将高铬铸铁作为锤端，与碳钢材料的锤柄复合在一起。镶铸复合工艺是将一种固相材料和另外一种液相材料在铸模内进行结合，利用液相金属的热量，使液相材料与固相材料复合在一起；工艺操作方便，成本低，一般的耐磨铸件都可以生产，已经在世界范围内得到良好的发展。但铸件在铸型过程中的凝固和冷却速率受到许多因素的影响，使铸件性能大大降低，不能满足零件要求的高耐磨性能，需要进行热处理，淬火后的高铬铸铁件，由于存在较大的内应力，应尽快回火处理。本次实验研究了高铬复合锤头在不同回火温度状态下的组织和性能。

1 实验材料及方法

本实验采用镶铸工艺铸造双金属复合锤头，锤端材料为含铬量18%的高铬铸铁，锤柄材料为型号ZG270-500的中碳钢，先铸造出锤柄材料，再在欲复合端浇注高铬铸铁液。对铸件进行淬火+回火，淬火时加热温度为960℃，加热速率100℃/h，保温时间4 h，出炉后强制风冷；当铸件温度降至100℃以下时，再入炉进行回火处理，加热温度分别为250℃、350℃和450℃，保温各2 h，出炉后空冷，制得各组试样，每组试样为3个。

在OLYMPUS GX51光学显微镜下观察试样的显微组织。采用HR-150型洛氏硬度计进行洛氏硬度（HRC）测试。将试样在JB-30型摆锤式冲击实验机上进行冲击实验。同时采用HVS-1000型显微硬度计对各试样进行复合界面处的显微硬度（HV）测试，所加载荷为1.96 N。每个试样测3次，最后求平均值。

图1 锤头复合端金相组织

2 实验结果与分析

2.1 金相组织观察

图1是复合锤头经回火温度250℃空冷所得试样的金相组织照片。从图中分析可知，回火处理使锤头复合端残余奥氏体减少，淬火马氏体变为回火马氏体，所得金相组织为Cr7C3共晶碳化物+马氏体+少量残余奥氏体。

2.2 回火温度对洛氏硬度和冲击韧性的影响

高铬复合锤头在不同回火温度状态下洛氏硬度和冲击韧性的实验结果如表1所示。

表1 洛氏硬度和冲击韧性值

由表1分析可知，热处理后的锤头硬度比铸态时高出很多，但随着回火温度的升高，冲击韧性有所下降，同时硬度有少量降低。通过对比可知，采用温度为250℃回火，保温2 h的这种热处理工艺得到的试样洛氏硬度与冲击韧性是所有试样中最好的，该试样具有较高的耐磨性和较好的抗冲击性能，符合锤头工作条件的要求。

图2 复合界面显微硬度变化

2.3 复合界面两侧显微硬度

对回火温度为250℃的试样进行复合界面显微硬度测试，如图2所示。从实验结果可知，复合界面两侧显微硬度差别很大，而在两者之间的界面处显微硬度值在600 HV左右，复合界面处显微硬度值过渡比较平缓，说明两种材料的结合情况较好。

3 结论

1）淬火+回火处理使锤头复合端残余奥氏体减少，所得金相组织为Cr7C3共晶碳化物+马氏体+少量残余奥氏体。

2）回火温度为250℃时，复合锤头洛氏硬度和冲击韧性是所有试样中最好的，该试样复合界面处显微硬度值过渡比较平缓，两种材料结合较好，满足锤头工作条件的要求。

［1］ 李继文，张国赏，魏世忠，等.双金属液-液复合耐磨板锤的工艺研究［J］.铸造，2010，59（3）：300-302.

［2］ 冯小平.双金属复合锤头铸造与热处理工艺［J］.热加工工艺，2007（21）：100-102.