提高颚式破碎机衬板耐磨性的研究

颚式破碎机由于长时间的工作，其衬板经常受到磨损，导致设备工作性能下降，因此，为了提高颚式破碎机衬板的耐磨性，延长其使用寿命，本文对颚式破碎机衬板的耐磨性能进行研究。

一、试验材料

1、颚板材料的选取

颚式破碎机的颚板需要材料在耐磨、抗冲击、高韧性的工况下服役，不同的厂家所用的颚板材质不同，常见的有高锰钢、中锰钢、合金铸铁、中碳低合金耐磨钢、高铬铸铁等。中碳低合金耐磨钢是在中碳钢的基础上通过添加多种合金元素如Cr、Si、Mn、Mo、V而得到的，且合金的总含量小于5%，这类中碳低合金耐磨钢可以适当调整不同的碳含量和合金元素的含量，因此可以匹配不同的热处理工艺得到不同的力学性能，因此受到较多的关注和应用。本文主要针对ZG42Mn2Si1REB中碳低合金的耐磨性能进行了研究，探讨硬度和耐磨性随淬火温度的变化规律，得到了很好的热处理工艺。

2、试样的制备

用数控电火花线切割机床在颚板上切割出准12mm×18mm的圆柱体试样，利用该试样测定硬度和观察显微组织；用CK6142×2000mm数控车床车削出准4.8mm×12mm的圆柱试样用于测定抗磨损性能，摩擦磨损性能在MMW-1磨损试验机上进行测定，对应的摩擦副是GCr15SiMn盐浴淬火，具有较高的硬度。

3、热处理工艺的选择

根据ZG42Mn2Si1REB钢的特点，考虑淬火之后得到马氏体组织具有较高的硬度和较好的耐磨性。热处理工艺选择870℃、900℃、930℃三个温度点，回火温度统一固定为230℃，由于材料不含Mo元素，为了保证淬透性，利用5%的Nacl溶液进行冷却。

二、结果与分析

1、淬火温度对硬度和耐磨性能的影响

用HR-150A洛氏硬度计测量不同温度淬火后试样的硬度，每次测量5个点然后取平均值，发现随着淬火温度的升高，淬火硬度呈现先升高后降低的变化。当淬火温度为870℃，硬度为HRC53。当淬火温度升高到900℃，硬度也升高到HRC55。由此可见温度增加，硬度亦升高；当温度继续增加到930℃，硬度反而有所下降，为HRC54，通过比较可发现在900℃淬火时硬度高。当温度升高到900℃时，磨损失重降低到3mg，当温度继续升高到930℃时，磨损失重又有所增加，为3.5mg，可见在900℃淬火时，其硬度高，磨损失重少，中碳低合金耐磨钢ZG42Mn2Si1REB具有很好的抗磨性能，同时也说明此时的工艺是很好的热处理工艺。

2、中碳低合金和高锰钢的耐磨性比较

为了说明中碳合金钢ZG42Mn2Si1REB耐磨性能的优越，把该材料和高锰钢ZGMn13进行相互比较。其中ZG42Mn2Si1REB按照前述的900℃淬火230℃回火的工艺条件进行试样，高锰钢ZGMn13采用水韧处理。把二者制备成同样的摩擦磨损试样，在160N正压力，摩擦磨损试验机运行试验时间设置为1500s，并用电子天平对二者的磨损试样进行称量，称量前后利用超声波+无水乙醇进行15min的清洗。经过称重发现，ZG42Mn2Si1REB的磨损失重为3.1mg，而ZGMn13的磨损失重位4.6mg，可知后者是前者的1.5倍，也就是说，前者的耐磨性能是后者的1.5倍，说明中碳低合金钢衬板在适当的热处理工艺条件下，充分发挥了材料的潜力，具有优良的耐磨性能。

3、淬火温度对显微组织的影响

不同的淬火温度，其显微组织有所不同，42Mn2Si1REB钢加热到870℃淬火后，其显微组织除了马氏体之外，还有少量的铁素体组织，在光学显微镜下呈现白色，出现这种情况主要是因为：此时的淬火温度较低，对于ZG42Mn2Si1REB而言，部分铁素体还没有完全转化为奥氏体，由于铁素体的硬度比较低，这些铁素体在随后的冷却过程不发生相变得以保留，所以淬火之后的硬度较低，磨损失重较大，抗磨性能较差。随着温度的升高，当淬火温度达到900℃时，显微组织在冷却之前完全转化为奥氏体，冷却后在低温区转变成马氏体组织，由于马氏体组织具有较高的硬度和耐磨性，因此，在此温度下淬火试样的硬度高，磨损失重小，耐磨性好。

综上所述，当ZG42Mn2Si1REB钢的淬火温度在900℃时，此时颚式破碎机衬板硬度高，耐磨性好，将此工艺应用到实践生产中，能有效延长衬板的使用性能，提高颚式破碎机的工作效率。