專(zhuān)利名稱(chēng)：分段硬度低合金鋼錘頭及其熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種分段硬度低合金鋼錘頭及其熱處理方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明錘頭是錘式破碎機(jī)的關(guān)鍵零部件，包括工作端和安裝端，安裝端設(shè)置有軸孔；錘頭排列在破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的錘軸上，在破碎機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)直接打擊物料，最終破碎成合適的物料粒度。目前國(guó)內(nèi)及大多數(shù)歐美國(guó)家生產(chǎn)的合金鋼錘頭為整體硬度低合金鋼錘頭，錘頭厚度通常為100 200mm，其主要化學(xué)成分為C :0. 26% O. 35%，Si 0. 17% O. 37%，Mn :O. 5 % O. 75 %，Ρ〈0· 03 %，S < O. 03 %，Cr :0. 55 % O. 85 %，Ni : I. 5 % I. 8 %，Mo :O. 2% O. 3%，稀土元素O. 03% O. 06%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。 整體硬度低合金鋼錘頭(錘頭厚度為100 200mm)的熱處理方案為A、正火冷裝爐，錘頭立放于爐底板上，以100 120°C /小時(shí)升溫至950 980°C并保溫4 8小時(shí)(保溫時(shí)間隨錘頭厚度而定，錘頭每增加25mm厚度保溫時(shí)間增加I小時(shí))，保溫結(jié)束后出爐空冷，使錘頭空冷至室溫；B、淬火冷裝爐，錘頭立放于淬火架上，以100 120°C /小時(shí)升溫至930 950°C并保溫4 8小時(shí)(保溫時(shí)間隨錘頭厚度而定，錘頭每增加25mm厚度保溫時(shí)間增加I小時(shí))，保溫結(jié)束后出爐，快速將錘頭吊入水中，淬火時(shí)間在30秒以?xún)?nèi)。錘頭在水中冷卻至室溫后吊出。C、回火一小時(shí)內(nèi)將完成淬火的錘頭進(jìn)行冷裝爐，立放于爐底板上，以100 120°C /小時(shí)升溫至200 210°C并保溫6 12小時(shí)(保溫時(shí)間隨錘頭厚度而定，錘頭每增加25mm厚度保溫時(shí)間增加I小時(shí)，回火保溫時(shí)間為淬火保溫時(shí)間的I I. 5倍)，保溫結(jié)束
后出爐空冷，使錘頭空冷至室溫。上述方法得到的錘頭為整體硬度低合金鋼錘頭，整體硬度在48 ( HRC ( 53，隨著國(guó)內(nèi)外汽車(chē)破碎機(jī)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，上述方法生產(chǎn)得到的整體硬度低合金鋼錘頭已經(jīng)明顯不能滿足市場(chǎng)需求。上述錘頭安裝端硬度偏高導(dǎo)致錘頭在使用過(guò)程中造成軸的嚴(yán)重磨損而損壞破碎機(jī)；而錘頭的耐磨端則顯得硬度較低，耐磨性不夠好，不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種分段硬度的低合金鋼錘頭以及該錘頭的熱處理方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是分段硬度低合金鋼錘頭，包括安裝端和工作端，錘頭安裝端硬度HRC 37 44、工作端硬度HRC 54 61。本發(fā)明錘頭的元素組成為C 0. 44% O. 58%, Si :L 0% L 5% ,Mn 0. 3% O. 8%，P < O. 015%，S < O. 015%，Cr :0· 8% I. 2%，Ni :0· 8% I. 2%，Mo :0· 3% O. 6%,V 0. 1% O. 15%,Al 0. 01% O. 035%,Zr 0. 02% O. 04%，稀土元素0· 1% O. 5%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其中，上述錘頭安裝端硬度HRC 39 42、工作端硬度HRC 56 59。其中，上述錘頭安裝端一40°C沖擊韌度13 18J/cm2、工作端一40°C沖擊韌度5 10J/cm2 ;安裝端屈服強(qiáng)度900 1050MPa、工作端屈服強(qiáng)度1700 1850MPa ;安裝端抗拉強(qiáng)度1100 1300MPa、工作端抗拉強(qiáng)度2000 2200MPa ;安裝端延伸率7 8. 5%、工作端延伸率2. 5 4. 5%。其中，上述錘頭安裝端一 40°C沖擊韌度14 17J/cm2、工作端一 40°C沖擊韌度6 9J/cm2 ;安裝端屈服強(qiáng)度940 1025MPa、工作端屈服強(qiáng)度1755 1835MPa ;安裝端抗拉強(qiáng)度1115 1240MPa、工作端抗拉強(qiáng)度2005 2155MPa ;安裝端延伸率7. 3 8%、工作端延伸率3 3. 8%。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(jìn)行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質(zhì)中冷卻；其中，錘頭厚度為100 200mm時(shí)，保溫時(shí)間4 8小時(shí)，錘頭厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加I小時(shí)。其中，上述方法淬火工序中，將錘頭置于熱處理爐中以70 100°C /小時(shí)的速度加熱至810 850°C后進(jìn)行保溫。其中，上述方法回火工序中米用低溫回火，保溫時(shí)間為45 75小時(shí)。其中，上述方法回火工序中，將錘頭置于熱處理爐中以120 150°C /小時(shí)的速度加熱至200 250°C，保溫48 72小時(shí)后出爐，自然冷卻至室溫。其中，上述方法正火工序中，熱處理爐加熱至200 300°C后，將錘頭置于熱處理爐中，以70 100°C /小時(shí)的速度加熱至830 860°C后保溫；錘頭厚度為100 200mm時(shí)，保溫時(shí)間4 8小時(shí)，錘頭厚度每增加25_保溫時(shí)間增加I小時(shí)；保溫后錘頭出爐自然冷
卻至室溫。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)淬火工序，讓整體錘頭分段淬火，工作端作淬火處理，安裝端在空氣中進(jìn)行類(lèi)似正火處理，并且嚴(yán)格控制保溫時(shí)間和溫度，使工作端具有高強(qiáng)度和高耐磨性而安裝端具有低硬度和高韌性，從而得到一種分段硬度的低合金鋼錘頭；通過(guò)改進(jìn)回火工序，控制保溫時(shí)間在45 75小時(shí)，提高錘頭整體韌性，錘頭工作端硬度高，耐磨性好，安裝端部位硬度低沖擊韌性好，使用過(guò)程中不易斷裂，使用壽命是現(xiàn)有高錳鋼錘頭和整體硬度低合金鋼錘頭I. 5 2倍。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。分段硬度低合金鋼錘頭，包括安裝端和工作端，錘頭安裝端硬度HRC 37 44、工作端硬度HRC 54 61。優(yōu)選的，上述錘頭安裝端硬度HRC 39 42、工作端硬度HRC 56 59。優(yōu)選的，上述錘頭安裝端一 40°C沖擊韌度13 18J/cm2、工作端一 40°C沖擊韌度5 lOJ/cm2 ;安裝端屈服強(qiáng)度900 1050MPa、工作端屈服強(qiáng)度1700 1850MPa ;安裝端抗拉強(qiáng)度1100 1300MPa、工作端抗拉強(qiáng)度2000 2200MPa ;安裝端延伸率7 8. 5%、工作端延伸率2. 5 4.5%。
優(yōu)選的，上述錘頭安裝端一 40°C沖擊韌度14 17J/cm2、工作端一 40°C沖擊韌度6 9J/cm2 ;安裝端屈服強(qiáng)度940 1025MPa、工作端屈服強(qiáng)度1755 1835MPa ;安裝端抗拉強(qiáng)度1115 1240MPa、工作端抗拉強(qiáng)度2005 2155MPa ;安裝端延伸率7. 3 8%、工作端延伸率3 3.8%。分段硬度低合金鋼錘頭的熱處理方法，包括正火、淬火和回火エ序，淬火エ序中，將錘頭置于熱處理爐中加熱至800 880°C后進(jìn)行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質(zhì)中冷卻；其中，錘頭厚度為100 200mm時(shí)，保溫時(shí)間4 8小時(shí)，錘頭厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加I小吋。本發(fā)明通過(guò)整體錘頭分段淬火的方式，使工作端具有高強(qiáng)度和高耐磨性而安裝端具有低硬度和高韌性。淬火溫度以鋼的相變臨界點(diǎn)為依據(jù)，加熱時(shí)要形成細(xì)小、均勻的奧氏體晶粒，淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織，過(guò)高的淬火溫度易使組織晶粒粗大，因此本發(fā)明降低淬火溫度至800 880°C。優(yōu)選的，上述方法淬火エ序中，將錘頭置于熱處理爐中以70 100°C /小時(shí)的速度 加熱至810 850°C后進(jìn)行保溫。本發(fā)明降低加熱的速率至70 100°C /小時(shí)的目的是使錘頭的組織轉(zhuǎn)變更為平穩(wěn)，減小組織轉(zhuǎn)變過(guò)程帶來(lái)的裂紋傾向。優(yōu)選的，上述方法回火エ序中采用低溫回火，保溫時(shí)間為45 75小吋。本發(fā)明采用低溫回火，使碳原子在位錯(cuò)的偏聚以及亞穩(wěn)定過(guò)度碳化物在位錯(cuò)析得出，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，使淬火后的硬度和強(qiáng)度基本保持不變而彈性極限及屈服強(qiáng)度則明顯升高，本發(fā)明長(zhǎng)時(shí)間的保溫是作為最終獲得彌散硬化效應(yīng)的主要エ序，從而可以提高錘頭的韌性。優(yōu)選的，上述方法回火エ序中，將錘頭置于熱處理爐中以120 150°C /小時(shí)的速度加熱至200 250°C，保溫48 72小時(shí)后出爐，自然冷卻至室溫。250°C以下的組織轉(zhuǎn)變較為穩(wěn)定，提高加熱速率至120 150°C /小時(shí)可以使產(chǎn)品快速達(dá)到我們期望的エ藝保溫溫度。優(yōu)選的，上述方法正火エ序中，熱處理爐加熱至200 300°C后，將錘頭置于熱處理爐中，以70 100°C /小時(shí)的速度加熱至830 860°C后保溫；錘頭厚度為100 200mm時(shí)，保溫時(shí)間4 8小時(shí),錘頭厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加I小時(shí)；保溫后錘頭出爐自然冷卻至室溫。正火エ序使錘頭組織進(jìn)行完全奧氏體轉(zhuǎn)變，細(xì)化晶粒并使碳化物均勻化，消除魏氏體組織及組織中的網(wǎng)狀碳化物，去除錘頭內(nèi)部應(yīng)カ獲得接近平衡態(tài)組織。本發(fā)明采用熱裝爐(熱處理爐先加熱至200 300°C)的目的是減少澆注系統(tǒng)去除過(guò)程中的應(yīng)カ影響，使錘頭在熱處理過(guò)程中不易產(chǎn)生裂紋。降低升溫速率的目的是使錘頭的組織轉(zhuǎn)變更為平穩(wěn)，減小組織轉(zhuǎn)變過(guò)程帶來(lái)的裂紋傾向。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步的說(shuō)明，但并不因此將本發(fā)明限制在實(shí)施例的范圍之中。實(shí)施例一將澆鑄得到的錘頭進(jìn)行熱處理，錘頭為亞共析鋼，經(jīng)計(jì)算其Ac3 (奧氏體相變實(shí)際溫度)=800°C，Ms (馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度)=270°C，錘頭的化學(xué)組成為C:0. 50%，Si
I.15 % ,Mn 0. 60 %, P :0. 010 % , S :0. 004 %，Cr :0. 94 %, Ni :1. 01 %, Mo :0. 43 %, V O. 10%, Al 0. 022%, Zr :0. 021%，稀土元素0. 19%，余量為不可避免的雜質(zhì)和鐵Fe。錘頭厚度120mm。正火空載送電將電阻爐加熱到200°C 300°C后將錘頭垂直立放在爐底板上，以70°C/小時(shí)升溫至840°C，保溫5小時(shí)，保溫時(shí)間達(dá)到后出爐，讓錘頭在空氣中自然冷卻至室溫。淬火裝在熱處理吊架上，關(guān)上爐門(mén)送電，以70°C /小時(shí)升溫至820°C，保溫5小時(shí)，保溫時(shí)間達(dá)到后出爐，30秒內(nèi)將錘頭吊起并部分(工作端)淬入淬火介質(zhì)中冷卻?；鼗饘a(chǎn)品放入熱處理爐中，冷裝爐以120°C /小時(shí)升溫至210°C，保溫48小時(shí)
后出爐在空氣中自然冷卻至室溫。實(shí)施例一制備的分段硬度低合金鋼錘頭進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下硬度(HRC):錘頭安裝端39 ;錘頭工作端56 ；(檢測(cè)方法GB/T 230. I 2004)沖擊韌性(J/cm2 40°C ):錘頭安裝端15 ;工作端8 ；(檢測(cè)方法GB/T229 1994)抗拉強(qiáng)度(MPa):錘頭安裝端1230 ;工作端2120 ；(檢測(cè)方法GB/T 228 2002)屈服強(qiáng)度(MPa):錘頭安裝端950工作端1745 ;(檢測(cè)方法GB/T 228 2002)延伸率(% ):錘頭安裝端7. 6工作端3 (檢測(cè)方法GB/T 228 2002)達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)效果。以下實(shí)施例エ藝步驟同實(shí)施例一，不同的是熱處理工藝溫度見(jiàn)表1，其性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。表I實(shí)施例熱處理工藝溫度
權(quán)利要求
1.分段硬度低合金鋼錘頭，包括安裝端和工作端，其特征在于錘頭安裝端硬度HRC37 44、工作端硬度HRC 54 61。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段硬度低合金鋼錘頭，其特征在于錘頭安裝端硬度HRC39 42、工作端硬度HRC 56 59。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分段硬度低合金鋼錘頭，其特征在于錘頭安裝端一40°C沖擊韌度13 18J/cm2、工作端一 40°C沖擊韌度5 lOJ/cm2 ;安裝端屈服強(qiáng)度900 1050MPa、工作端屈服強(qiáng)度1700 1850MPa ;安裝端抗拉強(qiáng)度1100 1300MPa、工作端抗拉強(qiáng)度2000 2200MPa ;安裝端延伸率7 8. 5%、工作端延伸率2. 5 4. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分段硬度低合金鋼錘頭，其特征在于錘頭安裝端一40°C沖擊韌度14 17J/cm2、工作端一 40°C沖擊韌度6 9J/cm2 ;安裝端屈服強(qiáng)度940 1025MPa、工作端屈服強(qiáng)度1755 1835MPa;安裝端抗拉強(qiáng)度1115 1240MPa、工作端抗拉強(qiáng)度2005 2155MPa ;安裝端延伸率7. 3 8%、工作端延伸率3 3. 8%。
5.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，其特征在于淬火工序中，將錘頭置于熱處理爐中加熱至800 880°C后進(jìn)行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質(zhì)中冷卻；其中，錘頭厚度為100 200_時(shí)，保溫時(shí)間4 8小時(shí)，錘頭厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加I小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分段硬度低合金鋼錘頭的熱處理方法，其特征在于淬火工序中，將錘頭置于熱處理爐中以70 100°C /小時(shí)的速度加熱至810 850°C后進(jìn)行保溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的分段硬度低合金鋼錘頭的熱處理方法，其特征在于回火工序中采用低溫回火，保溫時(shí)間為45 75小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分段硬度低合金鋼錘頭的熱處理方法，其特征在于回火工序中，將錘頭置于熱處理爐中以120 150°C /小時(shí)的速度加熱至200 250°C，保溫48 72小時(shí)后出爐，自然冷卻至室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的分段硬度低合金鋼錘頭的熱處理方法，其特征在于正火工序中，熱處理爐加熱至200 300°C后，將錘頭置于熱處理爐中，以70 100°C /小時(shí)的速度加熱至830 860°C后保溫；錘頭厚度為100 200mm時(shí)，保溫時(shí)間4 8小時(shí)，錘頭厚度每增加25_保溫時(shí)間增加I小時(shí)；保溫后錘頭出爐自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種分段硬度低合金鋼錘頭及其熱處理方法，屬于熱處理領(lǐng)域。分段硬度低合金鋼錘頭，包括安裝端和工作端，錘頭安裝端硬度HRC 37～44、工作端硬度HRC 54～61。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℃后進(jìn)行保溫，保溫后將錘頭工作端淬入淬火介質(zhì)中冷卻；其中，錘頭厚度為100～200mm時(shí)，保溫時(shí)間4～8小時(shí)，錘頭厚度每增加25mm保溫時(shí)間增加1小時(shí)。本發(fā)明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(guò)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1.5～2倍。
文檔編號(hào)C21D9/00GK102660713SQ20121016246
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者劉東遠(yuǎn), 朱尉銘, 楊勇 申請(qǐng)人:攀枝花市白云鑄造有限責(zé)任公司