锤式破碎机是水泥、陶瓷、矿山和电力等行业广泛使用的破碎机械, 锤头是其主要的易磨损件, 经受冲刷磨损, 长期以来多采用高锰钢制造。但由于破碎某些物料受到的冲击并不强烈, 高锰钢具有的加工硬化性能不能充分得以发挥, 因此高锰钢锤头表现出磨损快、 使用寿命短的弱点。近年来, 我国铸冶工作者根据锤头使用的工况条件, 提出了锤头应满足: (1) 合适的硬度, 以抵抗物料的磨损; (2) 具有一定的韧性, 以抵抗疲劳剥落和防止裂断, 即要具有较好的强韧性。基于以上认识, 近年来我国冶铸工作者研究开发出了许多锤头用的新型抗磨铸钢和铸铁材料和复合铸造工艺, 在实际使用中, 这些锤头表现出了较高锰钢锤头优良的使用性能。

1新型耐磨铸钢

1.1低合金钢

由于低合金钢具有良好的强度和韧性，通过调整成分和热处理工艺，可以在较大范围内控制硬度和韧性的合理匹配。因此，近年来开发了多种多元低合金耐磨钢，并通过在锤头上的应用取得了良好的效果。根据显微组织，新型低合金耐磨钢主要包括三种类型，即马氏体、奥氏体-贝氏体和贝氏体-马氏体基体组织。

1.1.1马氏体低合金耐磨钢

马氏体低合金耐磨钢应用广泛。表1显示了几种新型低合金马氏体钢锤头的成分和性能。马氏体低合金耐磨钢采用铬、镍、钼等元素合金化，然后低温淬火回火，获得回火马氏体组织。由于低合金马氏体钢中含有高度交错的板条马氏体，能更好地抵抗磨损过程中的裂纹扩展，因此这种材料具有优异的力学性能和耐磨性。

1.1.2奥氏体-贝氏体低合金耐磨钢

获得奥氏体-贝氏体组织的关键是利用贝氏体转变时硅强烈抑制碳化物析出的特性，使碳化物不在贝氏体组织中析出。提高锰的淬透性和截面均匀性是保证铸态自硬化的主要因素。同时与硅协同作用，提高铸态材料的强度和硬度，使其保持较高的冲击韧性，并使形成的贝氏体薄带和奥氏体薄膜。选择合理的化学成分也是获得奥氏体-贝氏体组织的重要方面。如果化学成分是C: 0。3 ~ 0.5，Si: 2。0 ~ 3.2，Mn: 1。5 ~ 3.0，Cr: 0。5 ~ 1.5，Mo: 0 ~ 1.5，微量V、Ti、B、RE，可直接获得铸态奥氏体。工业试验中奥氏体-贝氏体组织生产的锤头使用寿命是高锰钢的两倍。

1.1.3贝氏体-马氏体低合金耐磨钢

贝氏体-马氏体双相复合组织可以通过各种工艺方法获得。一种可以通过正火处理加入Si-Mn得到，如化学成分:C: 0。43，Si: 1。3，Mn: 1。2，Cr: 1。8，莫:0。25，以及少量的B和RE，可通过后期中断正火处理获得；另一种方法是在其化学成分中加入钛或硼，通过改性和适当的热处理得到，如化学成分:C: 0。3 ~ 0.45，Si: 0。8 ~ 1.8，Mn: 1。0 ~ 1.8，Cr: 0。8 ~ 1.8，Mo/Cu: 0.1。采用Rz- Si- Ca- Ti- B多元变质剂变质，淬火+回火热处理，可获得贝氏体+马氏体复合组织。第三种方法是用廉价的硅和锰合金化并控制冷却。其化学成分为:C: 0.35 ~ 0.70，Si: 1.0 ~ 2.5，Mn: 2.0 ~ 4.0。然后采用控制冷却技术，在铸件900 [1]奥氏体化后，在冷却过程中通过喷射(冷却速度快)将工件快速冷却到贝氏体转变区，然后停止喷射冷却。然后采取相应的保温措施，利用铸件余热创造类似等温淬火的外部条件，完成贝氏体转变。贝氏体-马氏体耐磨钢生产的锤头使用寿命比高锰钢锤头高一倍以上。

1.2中锰耐磨铸钢

近年来，我国冶炼和铸造工作者通过调整锰含量，开发了一种新型中锰耐磨铸钢。化学成分为:C: 0.9 ~ 1.1，Mn: 6.0 ~ 9.0，Cr: 1.0 ~ 1.2，Si: 0.5 ~ 0.8。另外，加入适当的微量元素可以获得奥氏体+。经水韧处理后，获得单一奥氏体或奥氏体+粒状碳化物，其性能为200±200～215 HB，k 50 J/ cm2。铸态中锰钢锤头的使用寿命比高锰钢锤头高60%。

1.3新型高锰钢

在普通高锰钢的基础上，采用添加一定量的铬、钼和微量钒、钛合金元素等多样化处理，使钢的初始硬度和屈服强度大幅提高，同时保持较高的韧性。超强锰钢的成分见表2，其力学性能为:230 ~ 320 HB，S = 420 ~ 480 MPa，B = 710 ~ 795 MPa，AK = 100 ~ 150 J/cm2。该钢适用于高冲击、高应力的恶劣工况下工作的100 kg锤头，耐磨性是普通高锰钢的2~ 3倍。

高碳合金钢是通过添加铬而强化的高锰钢。破碎铁矿石时，其生产的锤头使用寿命比普通高锰钢提高50%。此外，可以使用含锰量为17% ~ 19%的超高锰钢，同时添加Cr、Mo等元素，提高其屈服强度和初始硬度，在实际生产中也取得了良好的应用效果。

1.4高碳铬镍钼合金钢

高碳镍钼合金钢的化学成分见表3。利用高碳含量获得高硬度基体和一定量的碳化物硬质相，以抵抗硬质材料的磨粒磨损。铬、镍、钼等合金元素的加入大大提高了淬透性，使锤头在空的冷状态下淬火成马氏体。镍的加入可以进一步提高钢的韧性，钛和稀土的加入可以细化晶粒，净化晶界，提高钢的强度。材料的硬度为52~ 58HRC，a k= 14~ 20 J/ cm2，耐磨性为2。8~ 4.在水泥厂应用时是高锰钢的7倍。

2新型耐磨铸铁材料

2.1球墨铸铁

2.1.1奥氏体回火球墨铸铁

20世纪70年代，奥氏体-贝氏体球铁问世，简称奥氏体-贝氏体球铁。由于其高强度、高硬度、高韧性、良好的抗疲劳性和耐磨性，非常适合生产破碎机锤头。ADI锤头的化学成分见表4。通过910[1]& for all；60分钟+360[1]& for all；热处理120分钟后，可获得板条状的上贝氏体+下贝氏体+约25%的残余奥氏体。由于残余奥氏体的不稳定性，在应力的诱导下会转变为马氏体。所以在工作时，锤头表面会发生马氏体相变，提高硬度和耐磨性。但锤头心部的残余奥氏体仍具有较高的韧性，没有马氏体相变。ADI锤头的使用寿命大于1。是高锰钢锤头的3倍。

2.1.2马北球墨铸铁

马北球墨铸铁是在球墨铸铁中加入铬、铜、钼、硼等合金元素，促进马氏体和贝氏体的形成，提高球墨铸铁的综合性能，特别是冲击韧性。采用如下热处理工艺:加热至880~920[1]一段时间后，温度降至Ms点以上，放入硝酸钾和亚硝酸钠的混合溶液中，此时发生贝氏体转变，然后放入水中冷却至室温，得到马氏体-贝氏体球墨铸铁。锰钢的使用寿命提高一倍以上。

2.2合金铸铁

2.2.1高钒高耐磨合金铸铁

高钒高耐磨铸铁的成分特点是含钒11%~ 15%。其化学成分见表4。高钒高耐磨合金铸铁可形成高耐磨碳化物VC，其显微硬度约为2 600 HV，远高于M7 C3。而且VC近球形，高度分散，不易破碎，能很好地保护基体，充分发挥碳化物的作用。此外，加入钒可以改变碳化物的形态，增加耐磨合金的韧性。高钒高耐磨合金铸铁空调质热处理工艺可获得M +VC+ M7 C3+ A(少量)的显微组织，其生产的锤头耐磨性为3。是高铬铸铁的28倍。

2.2.2高铬钼镍合金铸铁

高铬钼铸铁锤头是在普通高铬钼铸铁的基础上，添加了镍、铜、钒合金元素。其化学成分见表4。采用正火预处理+淬火+中高温回火热处理工艺，获得回火马氏体+块状共晶碳化物+二次碳化物+屈氏体和少量残余奥氏体。水泥厂工业试验表明，每锤熟料破碎寿命达800 h以上，可破碎熟料14万吨。

2.2.3 WMnNbTa耐磨铸铁

WMnNbTa合金是从钨冶炼渣中提取的一种中间合金。由于合金中的W、Nb、Ta都是具有强烈晶粒细化作用的元素，一方面可以细化共晶碳化物、硬质相和二次析出相的晶粒，另一方面可以改善碳化物和硬质相的分布形态和形状，使高硬度的细小硬质碳化物相以弥散形式均匀分布在基体上，可以改善合金的显微组织，增强其韧性和耐磨性。经过调质热处理后，耐磨铸铁的耐磨性比锰钢锤头高2倍左右。化学成分见表4。

2.2.4低铬硼耐磨铸铁

低铬硼耐磨铸铁的化学成分为:C: 1.8 ~ 2.5，Si < 1。2、Mn & lt0.5，Cr: 2。0~ 5.0，B& lt；0.2，Cu: 0。5~ 1.5，Mo: 0。2~ 1.0，Re & lt0.08。铸态组织为珠光体+网状、破碎网状和粒状碳化物+少量马氏体+残余奥氏体。调质热处理工艺获得回火马氏体+破碎网络和粒状碳化物组织。破碎的碳化物是M3 C碳化物，而粒状碳化物是M7 C3和M23 C4含硼碳化物。与高锰钢相比，其生产的锤头具有1。27~ 2.使用寿命是高锰钢的8倍。

3现代复合锤头铸造技术

根据工作性质的不同，锤头可分为锤柄和锤端两部分。不同的零件需要不同的性能。锤柄要求有综合的力学性能，需要有一定的强度和韧性。锤头磨损的主要部位是锤端，因此要求锤端具有很强的耐磨性。对于高锰钢材质的锤头，采用单一的高锰钢耐磨材料。首先，高锰钢材料消耗大，生产成本高；二是锤柄加工性能差，尤其是连接孔无法加工。对于高铬铸铁生产的锤头，由于高铬铸铁韧性差，单一材质生产的锤头也有易断裂、加工困难的缺点。针对存在的问题，近年来冶炼和铸造工作者开发了多种锤头复合铸造工艺，主要包括镶铸和双金属复合铸造。

3.1个铸入复合锤头

铸造复合锤头是将锤头分成两部分，即锤柄和锤端。锤柄和锤端由不同的材料制成。首先用一种材料预制锤柄或锤端，然后将预制好的锤柄或锤端放入模具中用另一种液态金属浇铸。锤头的一部分是预制的，然后浇注形成锤头的另一部分。预制锤柄一般由碳钢制成，常用的碳钢有ZG35和ZG45，也可以直接将钢筋弯曲成锤柄，然后将锤端铸造成型，锤端材料一般采用高铬铸铁。另一种方法是预制锤端，然后铸造锤柄。锤柄和锤端的选材，一种组合是锤柄的材质为ZG25、ZG45等普通碳钢，锤端为高铬铸铁；另一种组合是锤柄采用高锰钢，锤端采用镶嵌硬质合金块的高锰钢基体。

3.2双液双金属复合铸造锤头

液态双金属复合铸造法是先将一定厚度的第一种金属液体倒入模具中，同时倒入熔融的高温保护剂，防止接头部位高温氧化，经过一定时间间隔后再倒入第二种金属液体。

3.2.1高铬铸铁+高锰钢

采用整体消失模铸造工艺[/k0/]，将经过稀盐酸清洗干燥的钢结构放入准备好的EPS模样中。材质为Q235A，为一端开口的箱形结构。要求浇注时高铬铸铁不能熔穿，然后浇注高锰钢。该工艺生产的复合锤头在碎煤时的寿命是高锰钢锤头的3倍以上。

3.2.2高铬铸铁+碳钢

工艺:成型后，在型腔内的锤头头部放置一块A3燕尾槽制成的钢板，将型腔分成两个封闭的部分，隔板厚度为1 mm，隔板使用前需要进行除锈等清理处理，并设置两套浇注系统，分别注入两种熔融金属。与粉碎石灰石相比，高锰钢锤头的使用寿命提高2倍以上。