维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第２期 江 西 冶 金 Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．２ ２００７年４月 ＪＩＡＮＧＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ａｐｒｉｌ ２００７ 文章编号：１００６—２７７７（２００７）０２－００１５－０２ 铸态高锰钢锤头的工艺研究和改进 赵华 （新余钢铁有限责任公司，江西新余３３８００１） 摘 要： 通过对高锰钢锤头的组织研究分析与工艺试验，采取调整加入少量合金元素的铸态高锰钢 锤头，可以不经过水韧处理，即可满足产品质量要求，并能缩短工艺流程，提高生产效率。 关键词：铸态高锰钢；锤头；水韧处理；工艺改进 中图分类号：ＴＧ１４３．８ 文献标识码：Ａ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｃａｓｔ Ｓｔａｔｅ Ｈｉｇｈ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｓｔｅｅｌ Ｈａｍｍｅｒｓ ＺＨＡＯ Ｈｕａ （Ｘｉｎｙｕ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｘｉｎｙｕ ３３８００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ ｈａｍｍｅｒｓ，ｅａｓｔ ｓｔａｔｅ ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ ｈａｍｍｅｒｓ ａ ｆｅｗ ｏｆ ａｌｌｏｙ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｄｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅｍ，ｎｏｔ ｂｅｉｎｇ ｍａｌｌｅａｂｌｅ ｗａｔｅｒ－ｔｒｅａｔｅｄ，Ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｐｒｄｏｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｒａｉｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｃａｓｔ ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌｓ；ｈａｍｍｅｒ；ｍａｌｌｅａｂｌｅ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ 锤头是破碎机的关键部件，长期以来，其材质多 量生产条件下，有时难以保证足够快的冷却速度，铸 为ＺＧＭｎｌ３的高锰钢。按照ＧＢＳＴ５６８０—１９９８国家 件中碳的脱溶析出也往往难以避免，造成铸件质量 标准，高锰钢分为五个牌号，其化学成分可以在一个 不稳定。为解决以上问题，采用加入少量合金元素 很宽的范围内变化。但铸态时它的晶界上形成连续 的铸态高锰钢进行反复生产试验，证明可以不经过 网状碳化物，大大削弱了晶间的强度，使钢的塑、韧 水韧处理，即可达到产品质量要求，直接使用。 性降低，脆性增加，不能直接使用。为此，必须根据 各牌号不同的化学成分，配以不同的热处理工艺，得 １ 试验合金元素分析 到单相奥氏体组织，才能保证良好的性能。高锰钢 （１）碳、锰是保证高锰钢奥氏体的重要元素，对 的热处理也称为水韧处理，这种处理是将钢加热至 奥氏体锰钢的力学性能和耐磨性能影响显著。要使 奥氏体区，使碳化物溶于奥氏体中，冷却时又保持很 铸态高锰钢具有一定的韧性，必须降低高锰钢的碳 高的冷却速度，使碳化物来不及析出而得到奥氏体 含量，但碳量过低会使抗拉强度迅速降低。 组织。高锰钢的水韧处理虽然能够确保材质的性 锰与碳合理搭配能显著提高耐磨性能和力学性 能，但也相应带来了两个方面的问题：一是工艺流程 能。实践表明：当Ｍｎ含量大于１４％时，锰含量的增 长，生产效率低，生产组织难度较大；二是在实际批 加对冲击韧性影响不大。 收稿日期：２００６－０６—１６ 作者简介：赵华（１９６９一），女，江苏扬州人，工程师，从事铸造技术管理工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ｌ６・ 江西冶金 ２００７年４月 （２）硅在高锰钢中可降低奥氏体中碳的溶解 度，硅含量过高，会促进碳化物沿晶界析出，对耐磨 及冲击韧性均不利。 （３）磷是高锰钢中的有害元素，与铁、锰形成低 熔点磷酸盐，含量过高时，还会形成磷共晶，由于磷 共晶是脆性组织，会影响高锰钢的机械性能。 碳锰铁、中碳锰铁、废钢、微铬、镍板、钛铁等。熔炼 前，须对入炉料进行认真清理、分类，按配料单配料。 出炉前炉内插铝０．４ ｋｇ／ｔ脱氧，出炉温度控制在 １ ５３０ ｃｃ～１ ５５０ ｃｃ。铸造采用单层水平浇注工艺， 即浇冒口合一，工艺操作简便，冒口易切割，浇注温 度控制在１ ４５０ ｃｃ左右。 （４）镍和铬。为改善高锰钢的韧性，常在高锰 钢中添加镍和铬两种元素。 镍会减少碳在奥氏体中的溶解度，增加奥氏体 析出，此外，镍还能细化晶粒，提高机械性能，改善工 艺性能。 铬强化基体能力很大，减慢碳的扩散速度：使钢 中出现弥散分布粒状碳化物，提高强度。 （５）钛与碳有很强的结合力，可以形成稳定的 碳化物，由于碳化钛稳定性好、熔点高，可以作为结 晶核心，起细化晶粒的作用，提高了高锰钢的机械性 能和耐磨性。但钛的夹杂物呈多角形，在反复载荷 作用下出现应力集中成为裂纹源，所以过多的钛反 而会使塑性和韧性降低。 （６）硫。高锰钢冶炼时，钢中大部分硫形成硫 化锰进入渣中被排出，因此，高锰钢中的含硫量一般 都在０．０３％～０．０５％，故硫对力学性能影响很小。 ２铸态高锰钢成分的确定 综上所述，铸态高锰钢成分设计见表１。 表１铸态高锰钢成分，％ Ｏ．７５一Ｏ．８５ １２．５～１４．０≤Ｏ．６≤Ｏ．０７ ０．５～１．０ ０．５ ０．１ ３生产工艺试验 用２５０ ｋｇ中性中频电炉熔炼，人炉原材料有高 ４试验结果 （１）加入少量合金元素的铸态高锰钢材质锤头 与水韧处理高锰钢锤头力学性能检测结果，见表２。 表２高锰钢试验前后性能对比 从表２中可以看出，加入少量合金元素的铸态 高锰钢锤头，力学性能与水韧处理高锰钢锤头基本 相当。符合ＧＢＳＴ５６８０—１９９８标准要求。 （２）铸态高锰钢锤头无需水韧处理，减少了热 处理工序，生产组织难度小，生产周期同水韧处理高 锰钢锤头相比缩短３０％，提高了铸件生产效率。 （３）铸态高锰钢锤头生产工艺相对简化，不存 在水韧工艺参数设置是否合理而影响铸件力学性能 的问题。同水韧处理高锰钢锤头相比，铸件质量合 格率由８０％提高到９３％。产品质量更趋稳定。 （４）使用结果。试验生产的铸态高锰钢锤头， 经新余钢铁有限责任公司石灰厂粉灰破碎机现场使 用，锤头使用过程无断裂，安全、可靠且无掉块剥落 等现象出现，性能良好。 （英文翻译卢宏）
