经测定，该成分钢的临界点为：!１ ＝７７０!，!３ ＝８２０，#ｓ＝ ３４０#，$ｆ＝ ２６５$。

　　（４） 铬 Ｃｒ在低合金耐磨铸钢中起主导作用，Ｃｒ 能部分溶于奥氏体中强化基体且不降低韧度，推迟过 冷奥氏体转变，增加钢的淬透性，尤其与锰、硅合理 搭配，能大大提高淬透性。Ｃｒ具有较大的回火抗力， 能 使 厚 端 面 的 性 能 均 匀 。 本 试 验 控 制 Ｃｒ 为 １．５& ’ ２．０(。

　　（５） 钼 Ｍｏ在钢中能够有效地细化铸态组织， 提高断面的均匀性，防止回火脆性的发生，提高钢的 回火稳定性，改善冲击韧性。并使钢的)曲线向右移， 并使珠光体与贝氏体转变曲线发生分离，显著提高钢

　　满足上述要求的材质，在常用的耐磨材料中，低 合金耐磨铸钢是比较理想的，通常低合金耐磨钢以高

　　强韧性、高硬韧性著称［２］。低合金钢的力学性能，特别 是硬度和韧度，可以在很大的范围内调整，可根据不 同的使用条件，将强度、冲击韧度和耐磨性能综合考 虑和匹配。为此，我们针对破碎机大型锤头研制了一 种新型低合金耐磨铸钢，通过化学成分及热处理工艺 的研究，使其满足生产中的需要。

　　Ａ ｎｅ ｗ ｌｏｗ ａ ｌｌｏｙ ｗｅ ａ ｒ ｒｅ ｓ ｉｓ ｔａ ｎｔ ｓ ｔｅ ｅ ｌ ｈｅ ａ ｖｙ ｈａ ｍｍｅ ｒ ｗａ ｓ ｍａ ｄｅ ， ａ ｎｄ ｔｈｅ ｈｅ ａ ｔ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ， ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ａ ｎｄ ｔｈｅ Ｔｉｍｅ Ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ Ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍａ ｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ （ＴＴＴ） ｗｅ ｒｅ ａ ｌｓ ｏ ｓ ｔｕｄｉｅ ｄ． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓ ｔｒｅ ａ ｔｅ ｄ ｂｙ ｑｕｅ ｎｃｈｉｎｇ ａ ｒｅ ｍａ ｒｔｅ ｎｓ ｉｔｅ ｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅ ｘ ｏｆ ｔｈｅ ｍａ ｒｔｅ ｎｓ ｉｔｅ ａ ｎｄ ｂａ ｉｎｉｔｅ ． Ｔｈｅ ｒｅ ｓ ｕｌｔｓ ｗｅ ｒｅ ａ ｓ ｆｏｌｌｏｗｓ ： ｔｈｉｓ ｈａ ｍｍｅ ｒ ｈａ ｓ ｅ ｎｏｕｇｈ ｈａ ｒｄｅ ｎａ ｂｉｌｉｔｙ， ｐｏｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｈｉｇｈ ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ， ｈｉｇｈ ｓ ｔｒｅ ｎｇｔｈ， ｅ ｎｏｕｇｈ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ ａ ｓ ｗｅ ｌｌ ａ ｓ ｈｉｇｈ ｗｅ ａ ｒ ｒｅ ｓ ｉｓ ｔａ ｎｃｅ ． Ｔｈｅ ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ ｉｓ ＨＲＣ )４８， ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ ｉｓ !ｋ *４０ Ｊ ／ｃｍ２， ｅ ｘｔｅ ｎｓ ｉｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ８％ ， ｔｅ ｎｓ ｉｌｅ ｓ ｔｒｅ ｎｇｔｈ ｉｓ #ｂ ,１５００ ＭＰ ａ ． Ｔｈｅ ｗｅ ａ ｒ－ｒｅ ｓ ｉｓ ｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅ ｒｔｙ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａ ｎ １．５５ ｔｉｍｅ ｓ ｏｆ ｔｈａ ｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｈｉｇｈ ｍａ ｎｇａ ｎｅ ｓ ｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ． Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｅ ｗ ａ ｌｌｏｙ ａ ｄｄｉｔｉｏｎ ａ ｎｄ ｉｔｓ ｌｏｗ ｃｏｓ ｔ， ｔｈｉｓ ｌｏｗ－ａ ｌｌｏｙ ｗｅ ａ ｒ－ｒｅ ｓ ｉｓ ｔａ ｎｔ ｓ ｔｅ ｅ ｌ ｈａ ｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅ ｃｏｎｏｍｉｃ ａ ｎｄ ｓ ｏｃｉａ ｌ ｂｅ ｎｅ ｆｉｔ．

　　图１ 合金钢的等温转变 （ＴＴＴ） 曲线 Ｔｈｅ ＴＴＴ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ

　　在试制的大型锤头本体上取样，由外而内用线 ｍｍ的长条试样，从表面至 中心测量其硬度。取样位置如图２所示，１＃、２＃试样为 锤身部分取样，３＃试样在安装孔处取样。硬度测量结 果如表２所示。

　　从ＴＴＴ曲线） 高温铁素体、珠光体及中温贝氏体转变曲线 之间，存在明显的海湾区域。导致珠光体转变的Ｃ曲线 与贝氏体转变Ｃ曲线相互分离，呈现具有独立Ｃ曲线的 表象规律，属于两个“鼻子”的类型，而贝氏体区更 接近于Ｓ曲线。因为这种钢中含有碳化物形成元素Ｃｒ、 Ｍｏ等，这些元素在加热时溶入奥氏体，可推迟过冷奥 氏体的分解，使之分解速度降低。同时它们还影响过 冷奥氏体的分解温度，Ｃｒ、Ｍｏ等使珠光体转变区移向 较高温度，使贝氏体转变温度下降，这样就在ＴＴＴ曲 线中珠光体与贝氏体转变曲线分离，出现了一个处于 中间部位的过冷奥氏体亚稳定区，约为５００%６００ &之 间。 （２） 该钢种的鼻尖温度大约在６５０ ’，铁素体转 变温度区在６２５(７５０ )，珠光体转变温度区在６００* ７００ ，贝氏体转变温度区在３５０,５００ -，这与热膨 胀实验所测得的%３博冠体育登录首页、!１，以及$ｓ点温度值吻合得比 较好。 （３） 在高温转变区域６５０.鼻尖点处，最早析出 铁素体的时间是６１２ ｓ，珠光体最短的孕育期是７ ２７０ ｓ， 而在２２ ８６０ ｓ时，珠光体的转变量达到５０/；在４００ 0 等温，转变成贝氏体的孕育期约为２０ ｓ；在３４０ 1以下 等温，则发生马氏体转变。可见，该钢种具有良好的 淬透性。

　　ｌｏｗ ａ ｌｌｏｙ ｓ ｔｅ ｅ ｌ； ｗｅ ａ ｒ ｒｅ ｓ ｉｓ ｔａ ｎｃｅ ； ｈａ ｒｄｅ ｎａ ｂｉｌｉｔｙ； ｈｅ ａ ｖｙ ｈａ ｍｍｅ ｒ； ＴＴＴ ｃｕｒｖｅ

　　锤式破碎机广泛应用于矿山、冶金、电力、建材、 化工等部门，用来破碎各种类型原材料。而锤头是该 机的主要研磨部件，它在工作状态下具有较大的速度 和惯性力。因此要求制备锤头的材料不仅应具备足够 的抗冲击的能力，防止发生断裂，而且还必须具有优 良的耐磨性。

　　（８） 微量元素 在低合金耐磨钢中加入微量元素 是提高其性能最有效的方法之一，可细化铸态组织， 净化晶界，改善碳化物和夹杂物的形态及分布，并且 使低合金耐磨钢保持足够的韧性。

　　（９） 硫、磷 它们均是有害元素，在钢中易形成 晶界夹杂物，增加钢的脆性，增加铸件在铸造和热处 理过程中的开裂倾向。因此Ｐ、Ｓ均要求小于０．０４％。

　　韧性测量 按照国标ＧＢ／Ｔ ２２９5１９９４中之规定， 冲击试样开标准夏比Ｕ型缺口。在ＪＢ５型摆锤冲击韧性 试验机上测量试样断裂的冲击功，用千分尺测量试样 的冲击断口的尺寸。

　　硬度测量 采用ＨＲ6１５０Ｄ型洛氏硬度计，按照 国标ＧＢ／Ｔ ２３０7１９９１规定测量试样的洛氏硬度。为了 检测试样的硬度，在电火花切割机截取的１０ ｍｍ!１０ ｍｍ!１２０ ｍｍ的试样上，沿长度方向由一端向另一端每 间隔１０ ｍｍ测量其硬度值。

　　造型工艺采用砂型铸造。钢水出炉后在包中静置， 当温度降至１ ４５０ 1时，开始浇注。为使钢水能较快地 充满砂型，宜采用较大的浇注系统 （比普通碳钢的大 ２０％）。采用顺序凝固方式，以冷铁配合冒口，并在冒 口上采取外置发热方法，提高冒口的补缩时间及补缩 能力，以获得致密的铸态组织。浇注的大型锤头尺寸 为７００ ｍｍ!４００ ｍｍ!１２０ ｍｍ，单件质量２５０ ｋｇ。铸件 清理后，进行高温退火，再切割浇冒口。 １．２．３ 热处理工艺

　　采用淬火2回火热处理工艺，为防止安装孔部位 出现淬裂，采用了局部淬火方式。采用箱式电阻炉加 热铸件，奥氏体化温度为 （９００１０） 3，保温５ ｈ。采

　　用特制的水玻璃淬火液，其冷却速度介于水和油之间。 这对于防止产生淬火裂纹和淬火变形十分有利，而且 这种淬火介质成本低，安全性、实用性较好。淬火后 采用低温回火工艺，回火温度为 （２３０１０） 4，保温６ ｈ。 １．２．４ 用光学膨胀仪ＤＴ１０００测定了钢的主要临界点， 采用金相硬度法［６］测定钢的过冷奥氏体等温转变曲线 性能检测

　　关键词：低合金钢；耐磨性；淬透性；大型锤头；ＴＴＴ曲线 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－４９７７ （２００６） ０１－００７７－０５

　　ＷＡＮＧ Ｌｉ－ｎａ ， ＺＨＡＯ Ａｉ－ｍｉｎ， ＬＩ Ｊ ｕ－ｃａ ｎｇ （Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ ｏｆ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅ ｉｊｉｎｇ， Ｂｅ ｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ ）

　　合金成分设计必须充分考虑到满足合金的性能要 求，设计原则是保证得到足够的淬透性，保证有较高 的硬度和韧性。贝氏体组织的内应力一般低于马氏体 组织，在硬度相当时，贝氏体组织耐磨性优于马氏体 组织［３］。参考国内外有关资料［４#５］，进行合金的成分设 计，选择Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ为主要的合金化元素。

　　（１） 碳 碳是影响低、中合金耐磨钢组织性能的 关键元素，碳量不同可获得硬度和韧性的不同匹配关 系，低碳合金韧性较高而硬度偏低，高碳合金硬度高 而韧性不足，中碳合金则有较高硬度和良好韧性。为

　　摘要：研制了一种新型低合金耐磨钢大型锤头，对其热处理工艺、显微组织和等温转变 （ＴＴＴ） 曲线做了研究。热处理

　　后的组织为马氏体或马氏体%下贝氏体。结果表明：该锤头具有足够的淬透性，较高的强韧性，其工作部分硬度 ＨＲＣ &４８，冲击韧性 !ｋ 可达 ４０ Ｊ／ｃｍ２ 以上，伸长率 ’８％，抗拉强度 #ｂ(１ ５００ ＭＰａ；其耐磨性是普通高锰钢 １．５５ 倍以上。 这种低合金耐磨钢的合金加入量较少，成本低廉，具有明显的经济与社会效益。

　　的淬透性，能提高钢的强度和硬度。但由于价格昂贵， 故根据零件的尺寸和壁厚，Ｍｏ的加入量控制在０．１* ０．３,。

　　（６） 镍 Ｎｉ是形成和稳定奥氏体的主要合金元 素，加入一定的Ｎｉ可提高淬透性，使组织在常温下保 留少量残余奥氏体，以提高其韧性。但Ｎｉ的价格昂贵， Ｎｉ的加入量为０．１％-０．３.。

　　（７） 铜 Ｃｕ不形成碳化物，以固溶态存在于基体 中，可改善钢的韧性。此外Ｃｕ还有类似Ｎｉ的作用，能 提高淬透性和基体的电极电位，增加钢的抗腐蚀性。 这一点对湿磨条件下工作的耐磨件尤其重要，耐磨钢 中Ｃｕ 的加入量为０．８％/１．０0。

　　目前国内使用的锤头大多为中小型锤头，一般重 量在１０ ｋｇ左右，大者在５０￣９０ ｋｇ之间，材质多为高锰 钢。高锰钢经过水韧处理后，为奥氏体组织，具有很 高韧性，属低硬度高韧性材质。但在低冲击条件下， 加工硬化效果差，使用寿命短［１］。而在欧美等工业发达 国家采用大型锤式破碎机来粉碎报废的汽车，其锤头 单个重量为２００!５００ ｋｇ，是一般锤头的３２０倍。一 般随着大型件尺寸的增大，淬透性越不易保证，硬度 均匀性越难控制，冲击韧性将明显下降。因此生产这 种超大型锤头对材质的选择和其生产工艺的控制将更 加苛刻。

　　１．２．１ 试件的熔炼工艺 试验用钢在１ｔ中频感应电炉中进行熔炼，采用废

　　钢、生铁、低碳铬铁、锰铁、钼铁、电解镍和稀土合 金等原材料配制合金。熔清后取样进行炉前化学分析， 根据分析结果进行补加合金，当成分和温度达到出炉 要求时，插铝脱氧；在出钢过程中，加入稀土Ｔｉ、Ｖ进 行变质处理。 １．２．２ 试件的铸造成形

　　含量 ０．２￣０．３ ０．２￣０．４ １．０￣２．０ １．５￣２．０ ０．１￣０．３

　　收稿日期：２００５－０８－１７收到初稿，２００５－１０－１１收到修订稿 作者简介：王丽娜 （１９７８$），女，河北秦皇岛人，硕士研究生，主要从事铸造技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｗａｎｇｌｉｎａｓ２００３＠１６３．ｃｏｍ

　　了获得较高的韧性以满足厚大耐磨件冲击力较大的使 用条件，选用低碳钢范围０．２!￣０．３％。

　　（２） 硅 Ｓｉ是我国资源丰富的元素，是缩小!相 区的元素。Ｓｉ在钢中主要起固溶强化作用，但过高的Ｓｉ 会使钢的脆性增加，因此其含量为０．２￣０．４％。

　　（３） 锰 我国锰资源丰富，价格低廉，因而成为 低合金耐磨钢的主加元素。钢中的锰一方面起固溶强 化作用，提高钢的强度和硬度，另一方面提高钢的淬 透性，但过高的锰会使残余奥氏体量增加，所以确定 锰含量为１．０#$２．０%。