双金属复合锤头的研制开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

锤式破碎机是广泛应用于冶金、矿山、建材、电力、煤炭及化工等行业的破碎设备，锤头是其关键但又易磨损的配件，因此消耗量很大。长期以来为了改善锤头的耐磨性能，延长锤头的使用寿命，减少设备的停机次数和检修时间，人们从改变锤头的材质方面做了深入的研究^[1～3]。锤式破碎机锤头的制造成本和使用寿命直接关系到相关企业的经济效益。使用传统单一耐磨材料高锰钢、耐磨合金钢、高铬铸铁等制造的锤头，仅能满足锤头的耐磨性能，达不到锤头安装使用过程中耐磨性与高韧性的良好匹配，经常发生早期断裂、掉块等现象，寿命较短。而使用双金属复合材料，能使同一零件的不同部位同时满足不同的性能要求。受摩擦部分具备较高的硬度及抗磨性，安装部分则具备良好的韧性，不易断裂^[3,4]。研究其制造工艺和材质性能，以为企业制造优质锤头满足市场需求提高参考指导，提高企业经济效益，涉及的产品制备关键技术亦具有重要的理论学术价值，因此，双金属复合锤头的研制具有重要的理论意义和实际价值。

根据锤头的工作条件要求，锤头的材质是关键因素之一。目前，国内还大部分使用高锰钢材质，其耐磨性不够，使用寿命非常短。特别是一些较恶劣的工况条件，使用时间更短。近年来许多铸造工作者研制开发了多种低合金钢锤头，通过控制合适的热处理工艺可获得需要的机械强度。锤头采用耐磨合金钢，锤柄采用普通钢，两种材料紧密的熔合在一起形成双金属锤头，对比试验结果表明，这些低合金钢锤头比高锰钢锤头的使用寿命提高一倍以上，坚固耐用，但是这种锤头的耐磨性仍然不够理想^[5,6]。高铬铸铁是第3代耐磨材料，广泛应用于研磨体的生产^[7,8]。由哈德菲尔德钢制造的破碎机锤通常使用寿命不到40小时，而由高铬铸铁（hcci）和低合金钢（las）通过液-液复合铸造形成双金属破碎机锤，热处理后,复合锤显示优良性能，hcci的硬度为63hrc以上，冲击韧性大于3.5j cm ^-2；las硬度为35hrc以上，冲击韧性大于80 j cm ^-2。在吉林省和辽宁省的两个采石场双金属复合锤和哈德菲尔德钢锤的效果对比结果表明,液-液双金属复合锤不会导致锤头的脱落或断裂现象,其使用寿命是哈德菲尔德锤的3.75倍^[9]。

采用双金属液热复合铸造生产工艺，可成功地将具有高硬度的高铬合金铸铁（锤头工作部位）与具有良好韧性、可加工性的铸钢（锤头柄部）有机地结合在一起，具有单一金属材料难以达成的优良耐磨性和抗冲击的整体综合性能^[10]。研究高铬铸铁-碳钢固-液复合铸造锤头的组织及硬度分布特征的结果表明，固-液复合铸造高铬铸铁锤头部分具有较高的硬度，远离复合面高铬铸铁硬度增加，碳钢硬度降低。远离复合面高铬铸铁组织为m7c3型碳化物 回火马氏体 残余奥氏体，固-液复合铸造高铬铸铁组织中碳化物有定向分布的趋势， 有利于提高锤头的耐磨性^[11]。采用消失模铸造工艺生产双金属复合锤头，并研究了双金属复合锤头的生产工艺技术，使用寿命为高锰钢的3-4倍^[12]。双液双金属复合铸造方法生产锤式锤头,使工作面具有很高的耐磨性,使原有锤头的锤柄部位更具耐磨性,同时锤柄部具有良好的冲击韧性,充分发挥了各种材料的特长,使锤头的使用寿命得以提高^[13,14]。高铬铸铁浇注时间选择在低合金钢表面完全凝固后立即浇注，可以很好的防止两种金属发生冲混；复合界面结合区呈犬牙交错状的冶金结合，没有不结合区和显微孔洞等缺陷出现。冲击试验表明，断裂发生在靠近界面的高铬铸铁侧，证明界面结合区的结合强度高于高铬铸铁的结合强度^[15]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

1、文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势；

2、以高铬铸铁液包覆成型碳钢件，制备小尺寸双金属复合锤头；

3、以碳钢液、高铬铸铁液先后浇入铸型，制备大尺寸双金属复合锤头；

3. 研究计划与安排

1-3周：查阅文献，明确研究内容，了解研究所需的原料设备，完成开题报告，完成外文文献翻译。

4-9周：确定制备大小两种双金属锤头方案，按照方案制备铸件，并完成热处理。

10-12周：对高铬铸铁的成分、显微结构和性能进行测试，进行产品质量分析。

13-14周：总结实验数据，撰写论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]邵抗振，魏世忠，龙锐. 高钒高速钢／碳钢双金属复合锤头铸造工艺的改进[j].铸造，2005,8:787-790.

[2]杨勇勤，黄年喜，胡须忠. 电渣熔铸双金属复合材料锤头的组织性能[j].特种铸造及有色合金，2010,8:751-752.

[3]王婵. 双金属复合锤头铸造工艺与界面特性研究[内蒙古科技大学硕士论文].呼和浩特：内蒙古科技大学，2014：1-10.

[4]田迎春. 热处理对双金属复合锤头组织与性能的影响[d].内蒙古科技大学，2012.