1、前言
在煤矸石電廠，一般采用環
錘式破碎機粉碎煤矸石，環錘采用高錳鋼材料。由于高錳鋼在強烈沖擊的工況條件下才具有優良的加工硬化效果，表現出優良的抗磨性；而在環式破碎機中，由于沖擊載荷較小，高錳鋼環錘的加工硬化效果較差，其殘體表面硬度低，故耐磨性差，使用壽命短。
通過對諸多抗磨材料進行分析和研究，經過大量試驗，研制出了具有優良抗磨性能的馬氏體與貝氏體混合組織鋼。其特點是：硬度、韌性綜合性能高，加入合金量少，生產成本較低，工藝穩定，具有良好的抗磨性。
2、試驗方法
2.1材料的化學成分(WTo)
C: 0.43-0.55; Si: 1.3-1.55; Mn: 1.2-1.5;
Cr: 1.35-1.6; Mo: 0.15-0.25;P≤0.04; S:≤0.04。
2.2熔煉及試樣制備
試驗材料采用60kg堿性中頻感應爐，砂型澆鑄10 mmx10 mmx55 mm標準試樣。爐料由廢鋼、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、鉬鐵等組成。
2.3熱處理工藝
熱處理工藝是得到理想基體組織的必要條件，本試驗采用奧氏體化后等溫淬火的工藝。使用箱式電阻爐加熱鑄件，然后淬入硝鹽槽中等溫，根據文獻按鋼的實際合金成分含量修正，采用膨脹法測得試驗鋼的臨界點Acl≈7550C，A c3≈8250C M,- 270C。經反復試驗確定鋼的奧氏體化溫度為900℃~920℃，保溫時間2h，鹽浴等溫溫度為280℃-320℃，等溫時間為1-1.5h。
3、試驗結果與分析
3.1化學成分對性能的影響。
鋼的含碳量對鋼的力學性能影響很大。在同一熱處理條件下，隨著含碳量的增加，鋼的硬度上升，而沖擊韌性下降，其主要原因是在貝氏體的等溫過程中，奧氏體轉變不充分，在隨后的冷卻過程中，殘余奧氏體轉變為馬氏體。隨著含碳量的增加，轉變生成的馬氏體形態由板條狀變為針狀。雖然先生成的貝氏體分割細化了馬氏體組織，但由于硬化相馬氏體數量增加，致使整體的硬度增加而韌性下降。從試驗結果看，含碳量控制在0.43%-0.55%范圍內，試驗鋼的綜合機械性能較為理想。
在馬氏體一貝氏體鋼的轉變過程中，硅具有強烈的抑制碳化物析出的作用，能抑制貝氏體鐵素體條片間Fe3C碳化物的析出，也能抑制下貝氏體鐵素體亞結構條片間口碳化物轉化為Fe3C碳化物，其主要作用是提高奧氏體的熱力學穩定性。隨著試驗鋼中的含硅量的增加，使鋼中殘余奧氏體量顯著增加，馬氏體量顯著減少，硬度下降，韌性提高。因此，當要求材質在一定的韌性范圍內具有較高的硬度時，要嚴格控制硅的加入量，試驗鋼選擇含硅量為1.3%～1.55%之間。
錳元素對鋼的力學性能影響較大，錳含量較低時主要是對鋼的淬透性的影響，鋼的硬度較低。但當錳含量過高時，試驗鋼的沖擊韌性明顯下降，其主要原因是錳含量過高使C曲線右移，在本實驗的等溫條件下，貝氏體轉變量較少，以致于殘余奧氏體在隨后的冷卻過程中較變為馬氏體而致使鋼的硬度增高，本試驗鋼選擇含錳量為1.2%～1.5%。
3.2熱處理工藝對銅的性能的影響
本實驗中，試樣的化學成份(Wr%)為：
C: 0.48 Si: 1.31 Mn: 1.26 Cr: 1.5 Mo: 0.2
經910。C保溫2h，采用不同的等溫熱處理工藝對試樣進行處理，其硬度和韌性變化如表1所示。
隨著等溫溫度的升高，鋼的硬度下降，韌性提高。其主要原因是隨著等溫溫度的升高，貝氏體轉變孕育期縮短，轉變速度加快，在相同的等溫時間內，可獲得更多數量的貝氏體。
在等溫溫度相同的條件下，隨著等溫時間的縮短，鋼的硬度提高而韌性下降，其主要原因是由于過冷奧氏體在等溫過程中轉變為貝氏體的數量較少，大部分在隨后的冷卻過程中轉變為馬氏體組織，造成混合組織中馬氏體量增加，硬度升高。
3.3抗磨料磨損試驗
磨損試驗是在MLD-10型高應力磨損試驗機上進行。磨損過程包括上試樣自由下落與旋轉下試樣產生撞擊，兩試樣之間有一定數量的磨料，直到上試樣再度重新提起進行下一次沖擊，試驗時采用的磨料為70/140目石英砂，沖擊頻率為1 Hz，試樣下落高度為10 mm，重錘重量為5 kg、8 kg，下旋轉試樣為淬火45鋼，每試驗15 min稱重一次，取兩次平均值，試驗結果如表2所示。
從試驗結果看，不同熱處理工藝條件下的試驗鋼在沖擊載荷下的磨料磨損中，均表現出良好的抗磨性，ZGM13及三種試驗鋼在8kg重錘作用下，均有一定的加工硬度現象，但由于Mn13的加工硬化效果較差，磨耗量還是很高，材料的磨損以沖擊抗塑變形磨損與切削磨損為主，材料的抗磨性主要取決于適當硬度和韌性。
3.4裝機試驗
在七煤集團煤矸石電廠的型號PCHl010的環錘式破碎機上分別使用高錳鋼環錘、本試驗鋼環錘，其對比使用結果如表3所示。使用本試驗鋼制作環錘，其使用壽命可提高36%以上。
4、結論
(1)選擇合適的化學成分，適當的熱處理工藝．可獲得具有優良抗磨性能的貝氏體鋼。
(2)中碳貝氏體鋼可替代ZGM13制做環錘等耐磨件。
(3)利用等溫熱處理，工藝簡單，質量穩定。
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