热处理对双金属复合锤头组织与性能的影响

发布时间：2017-10-02 03:26

  本文关键词：热处理对双金属复合锤头组织与性能的影响

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【摘要】：锤式破碎机是广泛应用于能源行业的破碎设备，锤头是其最重要工作部件。传统合金钢单一材质制造的锤头，尽管具有良好的冲击韧性，但其耐磨性较低，造成锤头在短期内因磨损而失效；其次传统高铬铸铁单一材质制造的锤头虽然具有良好的耐磨性，但是其冲击韧性较低，造成锤头经常出现早期脆断和掉块现象，并未发挥出高铬铸铁耐磨性的优势。而双金属复合材料，可以使同一铸件的不同部位同时满足不同的性能需求。即受冲击磨损的工作部分具备较高的抗磨损性能，安装连接冲击力较弱的部位则具备较好的冲击韧性而不断裂。 为提高锤头的使用寿命及安全性，降低生产成本以及减少材料浪费，本课题采用消失模铸造工艺生产锤式破碎机锤头。根据锤头的工况条件及使用性能要求，对双金属复合锤头进行了热处理工艺设计；分别研究了不同热处理工艺条件下中碳低合金钢与高铬铸铁的组织与性能的变化规律，最终将两种材质的最佳热处理工艺匹配整合为一种工艺。随后，，检测与考核该热处理工艺锤头的耐磨性能、抗氧化性能。最后通过扫描电镜观测二次碳化物的尺寸与分布状况，探索不同热处理工艺条件对高铬铸铁二次碳化物分布形态与析出量的影响以及二次碳化物对锤头耐磨性能的影响，得出最佳的热处理工艺参数。 通过X射线衍射仪对试样的物相进行检测，表明高铬铸铁析出的初晶碳化物主要为M7C3型碳化物，其热处理后的维氏硬度高达HV1760，此类碳化物是高铬铸铁的主要耐磨相。高铬铸铁部分—锤头磨损部位的洛氏硬度值为HRC60~63，合金钢部分即与锤柄连接部位硬度值为HRC40~50，冲击吸收功为15~40J。拉伸试验考核结果显示断裂部位总是出现在远离结合面的合金钢一侧，说明界面结合牢固。经磨床与动载磨粒磨损试验机的磨损试验，得出实验三种材质的滑动耐磨损性能由高到低依次为高铬铸铁、试验合金钢、高锰钢，其次高铬铸铁的冲击磨损性能为高锰钢的2.0～2.5倍，为试验用合金钢的1.3～1.5倍。
【关键词】：双金属复合锤头 消失模铸造 热处理工艺 磨损性能 高温氧化性
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG156
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1.绪论9-22
• 1.1 金属耐磨材料概述9-13
• 1.1.1 高锰钢9
• 1.1.2 耐磨铸钢9-10
• 1.1.3 高铬耐磨铸铁10-13
• 1.2 金属耐磨材料的热处理13-18
• 1.2.1 耐磨合金钢的热处理13-14
• 1.2.2 高铬铸铁的热处理14-17
• 1.2.3 双金属复合材料热处理工艺研究现状17-18
• 1.3 高铬铸铁的凝固组织18-20
• 1.3.1 高铬铸铁中的碳化物18-19
• 1.3.2 高铬铸铁中的基体组织19-20
• 1.4 破碎机锤头的磨损机制20
• 1.5 课题研究的目的及意义20-21
• 1.6 课题研究的主要内容21-22
• 2 试验材料22-27
• 2.1 研究对象22
• 2.2 选材依据22-23
• 2.3 铸造工艺设计23-24
• 2.3.1 工艺流程23
• 2.3.2 主要工艺参数设计与选择23-24
• 2.4 浇注工艺24-25
• 2.4.1 浇注铁液量的控制24
• 2.4.2 浇注温度控制24-25
• 2.4.3 负压控制25
• 2.4.4 浇注时间间隔控制25
• 2.5 结合面25-27
• 3 试验方法27-32
• 3.1 热处理制度27-28
• 3.2 磨损实验方案28-29
• 3.3 高温氧化实验方案29
• 3.4 试验检测与分析方法29-32
• 3.4.1 试验设备29-30
• 3.4.2 试验分析方法30-32
• 4 试验结果与分析32-60
• 4.1 化学成分分析32
• 4.2 试验锤头退火态组织与力学性能32-36
• 4.2.1 合金钢退火态组织与力学性能32-34
• 4.2.2 试验铸铁退火态组织与性能34-36
• 4.3 热处理制度对试验锤头微观组织影响36-48
• 4.3.1 淬火温度对试验试验合金钢与试验铸铁显微组织的影响36-41
• 4.3.2 淬火保温时间对试验合金钢与试验铸铁显微组织的影响41-43
• 4.3.3 回火温度对试验合金钢与试验铸铁显微组织的影响43-45
• 4.3.4 回火保温时间对试验合金钢与试验铸铁显微组织的影响45-48
• 4.4 热处理制度对试验锤头力学性能的影响48-56
• 4.4.1 淬火温度对试验合金钢与试验铸铁力学性能的影响48-52
• 4.4.2 淬火保温时间对试验合金钢和试验铸铁力学性能的影响52-53
• 4.4.3 回火温度对试验合金钢和试验铸铁力学性能的影响53-54
• 4.4.4 回火保温时间对低合金钢和试验铸铁力学性能的影响54-56
• 4.5 磨损实验分析56-58
• 4.5.1 滑动磨损实验分析56-57
• 4.5.2 动载冲击磨料磨损实验分析57-58
• 4.6 高温氧化实验分析58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67

【参考文献】

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本文编号：957308