摘 要

锤式破碎机是广泛应用于冶金、矿山、建材、电力、煤炭及化工等行业的破碎设备，锤头作为重要部件常因磨损而消耗。因此，为了提高锤头的性能和寿命，人们开始研究锤头的材料。使用传统单一耐磨材料高锰钢、耐磨合金钢、高铬铸铁等制造的锤头，只能确保锤头的耐磨性能，但其韧性很低，容易出现断裂、掉块等现象，使用寿命很短。但是选用双金属复合材料，可以让一个零件的不同部位同时满足不同的性能要求。锤头工作部位有高硬度和高耐磨性，安装部位有良好的韧性。

为了提高破碎机锤头的使用性能、使用寿命以及安全性，降低生产成本，本课题选用树脂砂铸造方法，同时根据大、小两类锤头分别设计了液—液复合铸造和固—液复合铸造两种铸造方法。依据锤头的使用条件和客户要求，确定了双金属锤头的使用材料和化学成分，选用高铬铸铁制备锤头工作部位，低碳钢制备锤柄安装部位，通过工厂生产经验以及试验探索确定了铸造工艺参数，包括金属的熔炼、浇注系统的设计、浇注速度、温度、时间间隔等，针对两种材料的性质设计热处理工艺，对锤头的碳化物组织和硬度进行检测，观察分析了双金属复合结合界面的状态。

采用金相显微镜、XRD衍射分析和电子探针对锤头高铬铸铁试样进行了组织和相分析。结果表明，热处理后锤头主要组织是M₇C₃型碳化物 马氏体，锤头硬度为HRC57.1，满足锤头使用要求。观察双金属结界面，界面中间分布一条界面结合区，双金属复合结合界面为冶金结合，结合紧密无缺陷。

关键词：锤头；双金属复合；树脂砂铸造；热处理工艺；性能

Abstract

Hammer crusher is widely used in metallurgy, mining, building materials, electricity, coal and chemical industry crushing equipment, As an important component ,hammer often due to wear and consumption. Therefore, in order to improve the performance and service life of the hammer, people began to study the hammer material.Manufacturing using traditional single wear-resistant materials, such as high manganese steel, wear-resistant alloy steel and high chromium cast iron hammer, can only meet the wear resistance of the hammer, but lower toughness, Prone to fracture, off the block and other phenomena, the life is very short. However, the use of dual metal composite materials, can make the different parts of the same parts with different performance. Hammer’s working parts are of high hardness and high wear resistance, good toughness and installation site.

In order to improve the performance，service life and security of hammer crusher hammer, reduce the production cost，we select resin-bonded sand casting method,and according to the size of the two kinds of hammer respectively design the liquid - liquid composite cast and solid - liquid composite casting two process. According to the hammer using conditions and customer requirements, the use of materials and chemical components of Bimetal Hammer were determined. Preparation of hammer working parts selection of high chromium cast iron, low carbon steel handle installation site preparation. The casting process parameters were determined through the factory production experience and experimental exploration, including the melting of metal, the design of gating system, casting speed, pouring temperature, pouring time and so on. According to the properties of the two kinds of metal, the heat treatment process is designed, carbides on structure and hardness of the hammer test. Carbides on structure and hardness of the hammer testing, observation and analysis of the bimetallic composite interface state.

Analysis the micro-structure shows that after heat treatment, the main organization of the hammer is M₇C₃ carbides and martensite. The hardness of HRC57.1, to meet the requirements of the hammer. Observe the bimetallic junction interface, the interface between distribution a jagged interface binding region, double metal compound with metallurgy bonding interface, combined with close without defect.

Key Words：Hammer; bi-metal composite; resin-sand casting; heat treatment process; performance

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 耐磨材料国内外研究发展概况 1

1.2.1 国外耐磨金属材料概况 1

1.2.2 国内耐磨金属材料概况 1

1.3 双金属复合锤头制造工艺现状及发展趋势 2

1.3.1 破碎机锤头常用的几种耐磨金属材料 2

1.3.2 制造工艺方法概述 4

1.4本课题的研究目的、意义、主要内容和技术方案 6

1.4.1本课题的研究目的、意义 6

1.4.2研究目标 6

1.4.3技术方案 6

第2章 双金属锤头的工艺设计及质检方法与设备 7

2.1 锤头的基本技术要求及材料确定 7

2.2 锤头制备工艺确定 8

2.2.1 锤头工艺选择 8

2.2.2 确定材料成分 8

2.2.3 浇注系统设计 8

2.3试验研究所用仪器与设备 10

第3章 双金属锤头的试生产 13

3.1 熔炼 13

3.1.1 熔炼设备及基本炉料 13

3.1.2 铁水、钢水的冶炼 13

3.2 造型 14

3.3 涂料 14

3.4 浇注 14

3.4.1 预热装有金属液的浇包 14

3.4.2 浇注温度与浇注间隔 15

3.4.3 浇注速度与浇注量的控制 15

3.5 铸件清理、打磨 15

3.6 热处理 16

第4章 双金属锤头的质量检测 18

4.1 实验样品制备 18

4.2 金相显微组织分析 18

4.2.1高铬铸铁试样金相显微组织观察分析 19

4.2.2高铬铸铁试样XRD分析 20

4.2.3高铬铸铁试样电子探针（EPMA）分析 20

4.3 硬度测试 22

4.3.1 洛氏硬度 22

4.3.2 显微硬度 22

4.4 双金属界面结合组织与状态 23

4.4.1双液双金属复合锤头 23

4.4.2固—液复合铸造锤头 24

第5章 结论 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1研究背景

锤式破碎机是广泛应用于冶金、矿山、建材、电力、煤炭及化工等行业的破碎设备，锤头作为重要部件常因磨损而消耗。因此，为了提高锤头的性能和寿命，人们开始研究锤头的材料。使用传统单一耐磨材料高锰钢、耐磨合金钢、高铬铸铁等制造的锤头，只能确保锤头的耐磨性能，但其韧性很低，容易出现断裂、掉块等现象，使用寿命很短。但是选用双金属复合材料，可以让一个零件的不同部位同时满足不同的性能要求。锤头工作部位有高硬度和高耐磨性，安装部位有良好的韧性。

湖北咸宁某民营公司是生产铸锻件的专业厂家。但是所生产铸件产品主要靠经营部接的小批量，甚至单件产品。在目前行业市场不太景气的大环境下，该企业经过市场分析及锤式破粹机使用时锤头消耗量大的市场需求的状态，拟生产双金属锤式破碎机锤头。由于该公司与我校有长期科研合作关系，因此，为了开拓市场，扩大企业产品生产品种，提高企业效益，发挥各自的优势，拟共同开发生产锤式破碎机锤头。这对满足市场需求，发展地方经济，提高企业效益具有重要意义。

1.2 耐磨材料国内外研究发展概况