一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種破碎機錘頭，更具體地說，涉及一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法。
【背景技術】
[0002]錘頭是破碎機的關鍵零部件，結構如圖1所示，包括軸孔區和工作區，軸孔區設置有軸孔;錘頭排列在破碎機轉子的錘軸上，在破碎機高速運轉時直接打擊物料，最終破碎成合適的物料粒度。破粹機錘頭研發的歷史，經歷了普通的高錳鋼材料、高錳鋼和高鉻鑄鐵雙金屬材料時期，隨著汽車破碎機行業的持續發展，上述材料制成的破粹機錘頭的不足之處也越發明顯。
[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，錘頭在高速運行時產生大量的熱量，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，無法滿足工作中出現較大的沖擊力。
[0004]隨著工業的發展，在實際生產中，對錘頭各項性能都會有很高的要求，既要求有良好的韌性，以抵抗工作過程中物料的沖擊力，防止錘頭發生意外斷裂，同時又要求其具有高的硬度及優良的磨損性能。然而，目前破粹機錘頭在生產過程中的各環節的技術尚不成熟，錘頭各項性能難以滿足使用要求。
[0005]經檢索，中國專利號ZL 201210162466.2，授權公告日為2014年4月16日，發明創造名稱為:分段硬度低合金鋼錘頭及其熱處理方法;該申請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后進行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質中冷卻；其中，錘頭厚度為100?200mm時，保溫時間4?8小時，錘頭厚度每增加25mm保溫時間增加I小時。該申請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。該申請案不失為一種提高破粹機錘頭性能的優異方案，但破粹機錘頭性能仍有進一步提升的空間，仍需對破粹機錘頭在生產過程中的環節進一步改進。
【發明內容】
[0006]1.發明要解決的技術問題
[0007]本發明為滿足實際生產中對錘頭各項性能的高要求，提供了一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法;本發明通過對錘頭不同部位采用相應的熱處理工藝，給錘頭不同部位提供不同的性能，即錘頭軸孔區具備良好的塑韌性，工作區在獲得很高硬度和高耐磨性的同時，還能保證有一定的塑韌性，以抵抗工作中突發過大沖擊力，導致錘頭發生意外斷裂;本發明的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，不僅可同時擁有良好的性能和高的使用壽命，而且適用面廣、成本低廉，便于推廣應用。
[0008]2.技術方案
[0009]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0010]本發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、根據錘頭形狀制造澆注砂型；
[0012]步驟二、按質量百分比為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的組分，配制原料放入真空感應中頻爐中熔化，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;錘頭僅在工作區油淬，軸孔區不淬火；
[0015]步驟五、清理打磨鑄件，進行外觀尺寸、機械性能及磁粉檢測，獲得低合金中碳鋼雙硬度纏頭成品。
[0016]更進一步地，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% ；型砂的強度為1.1?1.410^，粒度在30?100目之間。
[0017]更進一步地，步驟二熔煉過程中真空保持時間為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]更進一步地，步驟三中正火冷卻到室溫后，需在4h之內進行回火處理。
[0019]更進一步地，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的計算公式為:
[0020]L =軸孔外徑-2/3軸孔內徑。
[0021]3.有益效果
[0022]采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0023](I)利用本發明提供的加工方法獲得的低合金中碳鋼雙硬度錘頭，金相觀察發現錘頭內部夾雜較少，基本以硫化物和氧化物兩種形式存在，硫化物占據多數，大部分夾雜呈彌散的顆粒狀分布，個別地方夾雜聚集，這樣的夾雜數量和夾雜形態對鑄件的力學性能不會造成較大影響，由此說明錘頭的致密度和純凈度都很好；
[0024](2)利用本發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程中不容易發生脆斷，大大提高了錘頭的使用壽命；
[0025](3)本發明的一種低合金中碳鋼雙硬度錘頭的加工方法，通過改進淬火工序，讓整體錘頭分段淬火，工作區作淬火處理，軸孔區在空氣中進行類似正火處理，并嚴格控制保溫時間和溫度，使工作區具有高強度和高耐磨性而軸孔區具有低硬度和高韌性，且考慮到錘頭油淬區不同的部位馬氏體的含量也會不一樣，錘頭兩個尖角處及錘頭底部，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的確定了油位線位置，從而保證了錘頭兩個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，便于推廣應用。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭的結構示意圖；
[0027]圖2為本發明中加工低合金中碳鋼雙硬度錘頭的工藝流程圖；
[0028]圖3為本發明中錘頭內聚集狀夾雜形貌圖；
[0029]圖4為本發明中錘頭內夾雜形貌圖；
[0030]圖5是本發明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭非油淬區顯微組織500倍掃描電鏡圖；
[0031]圖6是本發明中低合金中碳鋼雙硬度錘頭油淬區顯微組織500倍掃描電鏡圖；
[0032]圖7為本發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]示意圖中的標號說明:
[0034]1、軸孔區；2、工作區；3、軸孔下部;4、油位線。
【具體實施方式】
[0035]為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。
[0036]實施例1
[0037]參看圖2，本實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、根據錘頭形狀制造澆注砂型:采用Φ80% X80的圓鋼外冷鐵，外冷鐵應除銹烘干表面平整，內澆口進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，造型時冒口加高，用于放置保溫發熱覆蓋劑。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%，型砂的強度為1.1MPa，粒度在30?100目之間。
[0039]步驟二、按質量百分比為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的組分，配制原料放入真空感應中頻爐中熔化，當熔煉成分合格后抽真空，真空保持時間為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，澆注時采用漏包，鋼包溫度為800°C以上，澆注時遵守: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應緩慢澆注。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大于鑄件的一個壁厚，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。值得說明的是，由于錘頭鑄態組織會存在成分偏析，晶粒粗大，組織不均勻這一現象，所以此處正火、回火的控制會起到至關重要的作用。
[0041]步驟四、淬火、回火處理:錘頭僅在工作區油淬，軸孔區不淬火，油位線的計算如圖1，油位線4設置在軸孔下部3下方距離L處(油位線4上方為軸孔區I，油位線4下方為工作區2)，距離L的計算公式為:L =軸孔外徑-2/3軸孔內徑。本實施例將鑄件放到調整支架上，浸入淬火油中，并調節油淬時油位線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