高錳鋼鑲嵌鎢鈦硬質(zhì)合金?

時(shí)間：2018-10-16

文章編號(hào):1000-8365(2000)04-0013-02
高錳鋼鑲鑄硬質(zhì)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(zhì)合金錘頭的制造方法;介紹了硬質(zhì)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(cè);試驗(yàn)表明, 2 種材料界面呈冶金結(jié)合;該錘頭的使用壽命是高錳鋼錘頭的 3 倍。
關(guān)鍵詞:高錳鋼;硬質(zhì)合金;錘頭
中圖分類號(hào):TG269 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)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(lái) , 國(guó)內(nèi)、
國(guó)外科技工作者為了進(jìn)一步提高其抗磨性 , 從許多方
面對(duì)高錳鋼進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[ 1 ～ 3] 對(duì)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(rèn)為加Cr可以提高
耐磨性,但實(shí)踐并未觀察到這一現(xiàn)象。文獻(xiàn)[ 4] 研究了
通過(guò)改變高錳鋼的錳碳比來(lái)改善材質(zhì)的耐磨性。還有
通過(guò)預(yù)先表面硬化處理[ 5] 和改進(jìn)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(xué)者的研究對(duì)
提高高錳鋼的耐磨性 ,**了一定效果 ,但對(duì)于某些大
沖擊力且較大件的工況, 例如中、大型錘式破碎機(jī)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(zhì)合
金的高錳鋼的鑲鑄工藝, 材料的熱處理 ,鑲鑄界面的結(jié)
合狀況以及現(xiàn)場(chǎng)的使用結(jié)果, 以期提高使用壽命。
1 實(shí)驗(yàn)方法
硬質(zhì)合金采用高錳鋼基體(成分見(jiàn)表 1), 硬質(zhì)相
選用TiC ,硬質(zhì)合金試塊形狀和尺寸 ,見(jiàn)圖 1 。鑲鑄前,
用砂布仔細(xì)磨光硬質(zhì)合金表面 , 在其中 1 個(gè)面上焊 1
個(gè)鐵釘(見(jiàn)圖 1), 鐵釘另一端插入砂型 ,使硬質(zhì)合金試
塊固定在型腔*。
高錳鋼化學(xué)成分, 見(jiàn)表 1 。在中頻感應(yīng)電爐中熔
煉,砂型鑄造 , 試樣尺寸120 mm ×120 mm ×40 mm ,
見(jiàn)圖 2 。
收稿日期:2000-04-11; 修訂日期:2000-05-25
作者簡(jiǎn)介:陳和興(1961- ), 男, 福建泉州人, 高工, 博士生.
表 1 試驗(yàn)材料的化學(xué)成分
Tab .1 Chemical compositio n of test material %
C Mn Si P S
硬質(zhì)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(zhì)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(jìn)行熱處理, 采用水韌處理,
加熱溫度為1 050 ℃。
界面結(jié)合狀況先用肉眼觀察, 然后用光學(xué)顯微鏡
和電子探針(型號(hào) JCXA —733)分析界面附近組織 、結(jié)
構(gòu)和元素的分布 。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
經(jīng)機(jī)加工后試樣表面通過(guò)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(zhì)合金的交接處除了
顏色不同(高錳鋼為白色 ,硬質(zhì)合金為黑色)外 ,看不到
任何縫隙 ,說(shuō)明 2 種材質(zhì)結(jié)合得很好。
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《鑄造技術(shù)》 4/ 2000 高錳鋼鑲鑄硬質(zhì)合金錘頭的研制
經(jīng) 測(cè) 試 , 硬 質(zhì) 合 金 鑲 鑄 以 前 的 硬 度 為
HRC59 —61 ,與高錳鋼鑲鑄并經(jīng)水韌處理以后 , 對(duì)試
樣表面進(jìn)行硬度測(cè)試表明 ,硬質(zhì)合金中間區(qū)域硬度基
本保持不變(HRC60),但在其與高錳鋼結(jié)合的附近區(qū)
域,硬度下降到HRC58 , 而且在高錳鋼一側(cè)靠近硬質(zhì)
合金區(qū)域的硬度(HRC :30 ～ 60)也比遠(yuǎn)離硬質(zhì)合金的
高錳鋼硬度(22 ～ 24)高得多 ,說(shuō)明在高錳鋼與硬質(zhì)合
金的結(jié)合部材質(zhì)的硬度出現(xiàn) 1 個(gè)介于 2 種材質(zhì)硬度之
間的過(guò)渡區(qū),這是由于高錳鋼與硬質(zhì)合金互相滲透的
結(jié)果 。
為了較好地檢查 2 種材質(zhì)界面的結(jié)合狀況 ,在鑲
鑄結(jié)合處切取了金相試樣(如圖 2),拋光后用電子探
針對(duì)結(jié)合界面附近顯微組織進(jìn)行分析。圖 3 給出了結(jié)
合處的SEM 像片 , 從圖中可以看出 , 硬質(zhì)合金的基體
與高錳鋼結(jié)合得很好 ,看不到結(jié)合處,即高錳鋼與硬質(zhì)
合金基體是熔為一體的。在高錳鋼一側(cè)可看到稀疏分
布著TiC顆粒的區(qū)域。即硬質(zhì)合金中的硬質(zhì)相TiC部
分地從硬質(zhì)合金一側(cè)漂移到高錳鋼一側(cè) , 這是由于在
鑲鑄過(guò)程中,高錳鋼液熔化了硬質(zhì)合金表面基體, 使得
表面部分硬質(zhì)相TiC向高錳鋼液漂移 , 冷卻凝固后 ,這
些TiC顆粒就隨機(jī)地固定在高錳鋼中 。
圖 3 2 種材料結(jié)合處SEM像
Fig.3 SEM image at the bond o f tw o materials
為了較好地說(shuō)明 2 種材質(zhì)鑲鑄界面的結(jié)合狀況,
在結(jié)合處做了某個(gè)視場(chǎng)Ti元素的面分布 ,圖 3 給出了
SEM像和同一視場(chǎng)的 Ti 元素的面分布 。從圖 4 可以
看出 ,在硬質(zhì)合金一側(cè) , 富集著Ti元素的特征 X 射線
像,在高錳鋼一側(cè)靠近界面區(qū)域也有 Ti 元素的特征 X
射線像,說(shuō)明在高錳鋼 1 側(cè)有Ti元素存在, 這是由于鑲
鑄時(shí) 2 種材質(zhì)呈冶金結(jié)合, 硬質(zhì)合金中的TiC向高錳
鋼一側(cè)漂移 ,熱處理時(shí) , TiC 中的 Ti 元素向高錳鋼擴(kuò)
散。由此可以看出 , TiC顆粒與高錳鋼是非常牢固地
結(jié)合在一起的。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 硬質(zhì)合金與高錳鋼鑲鑄為冶
金結(jié)合。 2 種材質(zhì)鑲鑄的界面不管是硬度, 還是組織、
結(jié)構(gòu)及元素的分布都出現(xiàn)了 1 個(gè)過(guò)渡區(qū) , 使得硬質(zhì)合
金非常牢固地鑲鑄在高錳鋼中。在使用過(guò)程中 ,高硬度
圖 4 2 種材料結(jié)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(zhì)合金起著抵抗材料磨損的作用, 從而大大提高
材質(zhì)的使用壽命 。
圖 5 鑲鑄高錳鋼錘頭硬
質(zhì)合金示意圖
Fig.5 Sketch map of hig h
manganese steel
hammer with inserted
hardness alloy
3 現(xiàn)場(chǎng)使用
為了考查鑲鑄高錳鋼的
使用性能, 又在錘式破碎機(jī)
錘頭(如圖 5 , 質(zhì)量 120 kg)
易磨損面鑲鑄多個(gè)圓柱型硬
質(zhì)合金。鑲鑄前先把硬質(zhì)合
金( 25 mm ×40 mm)用 砂
布打磨干凈, 在每個(gè)硬質(zhì)合
金1 端焊上 1 個(gè)鐵釘 , 鐵釘
另 1 端插入砂型 , 從而使硬
質(zhì)合金固定在型腔中 。澆注
后,硬質(zhì)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(yùn)石場(chǎng)使
用,該石場(chǎng)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(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 。
4 結(jié)論
(1)高錳鋼基硬質(zhì)合金和高錳鋼鑲鑄的界面呈冶
金結(jié)合。前者的基體與后者熔為一體;看不到界面 ;前
者的硬質(zhì)相TiC部分地漂移到后者一側(cè);且硬質(zhì)相中
Ti 元素也部分地?cái)U(kuò)散到高錳鋼中。
(2)鑲鑄硬質(zhì)合金錘頭的工藝簡(jiǎn)單 ,易于掌握 。
(3)鑲鑄硬質(zhì)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(xiàn)
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詞條
詞條說(shuō)明
**高錳鋼鑲嵌**鎢鈦硬質(zhì)合金?
文章編號(hào):1000-8365(2000)04-0013-02 高錳鋼鑲鑄硬質(zhì)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(zhì)合金錘頭的制造方法;介紹了硬質(zhì)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(cè);試驗(yàn)表明, 2 種材料界面呈冶金結(jié)合;該錘頭的使用壽命是高錳鋼錘頭的 3 倍。關(guān)鍵

標(biāo)簽：**高錳鋼鑲嵌**鎢鈦硬質(zhì)合金?