**高錳鋼鑲嵌**鎢鈦硬質合金?

時間：2018-10-16作者：河北業(yè)誠耐磨材料有限公司瀏覽：115

文章編號:1000-8365(2000)04-0013-02
高錳鋼鑲鑄硬質合金錘頭的研制
陳和興 ,趙四勇, 常 明,張鳳華
(廣州有色金屬研究院耐磨材料研究所,廣東 廣州 510650)
摘要:探討了高錳鋼鑲鑄硬質合金錘頭的制造方法;介紹了硬質合金基體成分、鑲鑄工藝和熱處理工藝, 作了試樣
界面觀察和硬度檢測;試驗表明, 2 種材料界面呈冶金結合;該錘頭的使用壽命是高錳鋼錘頭的 3 倍。
關鍵詞:高錳鋼;硬質合金;錘頭
中圖分類號:TG269 文獻標識碼:A
A Study of High Manganese Steel Hammers with Inserted Hard Alloy
CHEN He-xing , ZHAO Si-yong , CHANG Ming , ZHANG Feng-hua
(WRMC Guang zhou Research Institute of Non-ferrous Metals, Guangzhou 510650)
Abstract :The process of high mang anese steel hammers w ith inserted hard alloy is discussed .The interface is found to
be a metallurgical bond .Field test show ed that the service life of the new hammers w as three times as long as that of
the traditional high manganese steel hammers .
Key Words :High manganese steel ;Hard alloy ;Hammer;
錘式破碎機錘頭大多采用高錳鋼制造 , 高錳鋼是
1 種使用歷史悠久的抗磨材料。近 10 幾年來 , 國內、
國外科技工作者為了進一步提高其抗磨性 , 從許多方
面對高錳鋼進行了研究。文獻[ 1 ～ 3] 對高錳鋼的合金
化作了研究, 指出C r 、Mo 、Ni等元素的加入可以提高
σb ,其中含Cr或Mo可提高σs ;有人認為加Cr可以提高
耐磨性,但實踐并未觀察到這一現(xiàn)象。文獻[ 4] 研究了
通過改變高錳鋼的錳碳比來改善材質的耐磨性。還有
通過預先表面硬化處理[ 5] 和改進熔煉、鑄造和熱處理
工藝[ 6、7] 提高高錳鋼的使用性能。這些學者的研究對
提高高錳鋼的耐磨性 ,**了一定效果 ,但對于某些大
沖擊力且較大件的工況, 例如中、大型錘式破碎機錘
頭,用高錳鋼制造仍不夠理想 ,例如用ZGMn13制造錘
頭,壽命通常只有 7 天 。因此本文論述了鑲鑄硬質合
金的高錳鋼的鑲鑄工藝, 材料的熱處理 ,鑲鑄界面的結
合狀況以及現(xiàn)場的使用結果, 以期提高使用壽命。
1 實驗方法
硬質合金采用高錳鋼基體(成分見表 1), 硬質相
選用TiC ,硬質合金試塊形狀和尺寸 ,見圖 1 。鑲鑄前,
用砂布仔細磨光硬質合金表面 , 在其中 1 個面上焊 1
個鐵釘(見圖 1), 鐵釘另一端插入砂型 ,使硬質合金試
塊固定在型腔*。
高錳鋼化學成分, 見表 1 。在中頻感應電爐中熔
煉,砂型鑄造 , 試樣尺寸120 mm ×120 mm ×40 mm ,
見圖 2 。
收稿日期:2000-04-11; 修訂日期:2000-05-25
作者簡介:陳和興(1961- ), 男, 福建泉州人, 高工, 博士生.
表 1 試驗材料的化學成分
Tab .1 Chemical compositio n of test material %
C Mn Si P S
硬質合金基體 1 .2 13 .2 0.5 0 .05 0.02
高錳鋼 1 .1 12 .5 0.6 0 .04 0.009
圖 1 硬質合金試塊 圖 2 試樣硬度(HRC)分布
Fig.1 Test piece of inserted Fig.2 Test piece hardness
hard alloy distributio n
試樣在箱式電阻爐中進行熱處理, 采用水韌處理,
加熱溫度為1 050 ℃。
界面結合狀況先用肉眼觀察, 然后用光學顯微鏡
和電子探針(型號 JCXA —733)分析界面附近組織 、結
構和元素的分布 。
2 實驗結果與討論
經機加工后試樣表面通過肉眼觀察 , 發(fā)現(xiàn)用上述
方法得到的試樣 ,在高錳鋼與硬質合金的交接處除了
顏色不同(高錳鋼為白色 ,硬質合金為黑色)外 ,看不到
任何縫隙 ,說明 2 種材質結合得很好。
— 13 —
《鑄造技術》 4/ 2000 高錳鋼鑲鑄硬質合金錘頭的研制
經 測 試 , 硬 質 合 金 鑲 鑄 以 前 的 硬 度 為
HRC59 —61 ,與高錳鋼鑲鑄并經水韌處理以后 , 對試
樣表面進行硬度測試表明 ,硬質合金中間區(qū)域硬度基
本保持不變(HRC60),但在其與高錳鋼結合的附近區(qū)
域,硬度下降到HRC58 , 而且在高錳鋼一側靠近硬質
合金區(qū)域的硬度(HRC :30 ～ 60)也比遠離硬質合金的
高錳鋼硬度(22 ～ 24)高得多 ,說明在高錳鋼與硬質合
金的結合部材質的硬度出現(xiàn) 1 個介于 2 種材質硬度之
間的過渡區(qū),這是由于高錳鋼與硬質合金互相滲透的
結果 。
為了較好地檢查 2 種材質界面的結合狀況 ,在鑲
鑄結合處切取了金相試樣(如圖 2),拋光后用電子探
針對結合界面附近顯微組織進行分析。圖 3 給出了結
合處的SEM 像片 , 從圖中可以看出 , 硬質合金的基體
與高錳鋼結合得很好 ,看不到結合處,即高錳鋼與硬質
合金基體是熔為一體的。在高錳鋼一側可看到稀疏分
布著TiC顆粒的區(qū)域。即硬質合金中的硬質相TiC部
分地從硬質合金一側漂移到高錳鋼一側 , 這是由于在
鑲鑄過程中,高錳鋼液熔化了硬質合金表面基體, 使得
表面部分硬質相TiC向高錳鋼液漂移 , 冷卻凝固后 ,這
些TiC顆粒就隨機地固定在高錳鋼中 。
圖 3 2 種材料結合處SEM像
Fig.3 SEM image at the bond o f tw o materials
為了較好地說明 2 種材質鑲鑄界面的結合狀況,
在結合處做了某個視場Ti元素的面分布 ,圖 3 給出了
SEM像和同一視場的 Ti 元素的面分布 。從圖 4 可以
看出 ,在硬質合金一側 , 富集著Ti元素的特征 X 射線
像,在高錳鋼一側靠近界面區(qū)域也有 Ti 元素的特征 X
射線像,說明在高錳鋼 1 側有Ti元素存在, 這是由于鑲
鑄時 2 種材質呈冶金結合, 硬質合金中的TiC向高錳
鋼一側漂移 ,熱處理時 , TiC 中的 Ti 元素向高錳鋼擴
散。由此可以看出 , TiC顆粒與高錳鋼是非常牢固地
結合在一起的。
上述實驗結果表明 , 硬質合金與高錳鋼鑲鑄為冶
金結合。 2 種材質鑲鑄的界面不管是硬度, 還是組織、
結構及元素的分布都出現(xiàn)了 1 個過渡區(qū) , 使得硬質合
金非常牢固地鑲鑄在高錳鋼中。在使用過程中 ,高硬度
圖 4 2 種材料結合處SEM像和Ti元素面分布圖
Fig .4 SEM image at the bond of tw o mat erials and distribution of Ti
的硬質合金起著抵抗材料磨損的作用, 從而大大提高
材質的使用壽命 。
圖 5 鑲鑄高錳鋼錘頭硬
質合金示意圖
Fig.5 Sketch map of hig h
manganese steel
hammer with inserted
hardness alloy
3 現(xiàn)場使用
為了考查鑲鑄高錳鋼的
使用性能, 又在錘式破碎機
錘頭(如圖 5 , 質量 120 kg)
易磨損面鑲鑄多個圓柱型硬
質合金。鑲鑄前先把硬質合
金( 25 mm ×40 mm)用 砂
布打磨干凈, 在每個硬質合
金1 端焊上 1 個鐵釘 , 鐵釘
另 1 端插入砂型 , 從而使硬
質合金固定在型腔中 。澆注
后,硬質合金就鑲鑄在高錳
鋼中 。
用上述方法制造的錘頭在廣東順德鴻運石場使
用,該石場破碎的物料是用于高速公路的硬石頭, 使用
壽命為20 d 。而原使用的高錳鋼錘頭壽命僅為7 d , 鑲
鑄錘頭的成本與高錳鋼錘頭比只增加 30 %, 顯示了鑲
鑄錘頭良好的經濟效益和社會效益 。
4 結論
(1)高錳鋼基硬質合金和高錳鋼鑲鑄的界面呈冶
金結合。前者的基體與后者熔為一體;看不到界面 ;前
者的硬質相TiC部分地漂移到后者一側;且硬質相中
Ti 元素也部分地擴散到高錳鋼中。
(2)鑲鑄硬質合金錘頭的工藝簡單 ,易于掌握 。
(3)鑲鑄硬質合金的高錳鋼錘頭壽命約為高錳鋼
錘頭的 3 倍,而成本只提高 30 %。
參考文獻
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[ 5] 中國**.[ P] .CN85103847A.1985.
[ 6] 袁獻文.[ J] .礦山機械, 1980 ,(4):48 ～ 56
[ 7] 朱瑞富, 等.[ C] .全國*二屆青年熱處理學術會文集, 1990


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• **高錳鋼鑲嵌**鎢鈦硬質合金?

  文章編號:1000-8365(2000)04-0013-02 高錳鋼鑲鑄硬質合金錘頭的研制 陳和興 ,趙四勇, 常 明,張鳳華 (廣州有色金屬研究院耐磨材料研究所,廣東 廣州 510650) 摘要:探討了高錳鋼鑲鑄硬質合金錘頭的制造方法;介紹了硬質合金基體成分、鑲鑄工藝和熱處理工藝, 作了試樣 界面觀察和硬度檢測;試驗表明, 2 種材料界面呈冶金結合;該錘頭的使用壽命是高錳鋼錘頭的 3 倍。 關鍵