超高锰大锤头的研究与应用

　　我公司石灰石矿现有大型破碎机2台套，每台套有95kg锤头70件，全部采用超高锰大锤头，年生产能力为450万t石渣。
　　超高锰大锤头作为一种新型耐磨材料，其实质是一种高锰铬合金钢，即在普通高锰钢的基础上大幅度提高锰的含量，并加入适量的铬、钼、稀土元素等，在抵抗强冲击，大压力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面，其耐磨能力是普通高锰钢的1.5~2倍，台套产量能够达到１００多万t,对逐步淘汰普通高锰钢品种，提高设备运转率具有现实意义。
　　我们与生产厂家在消化吸收国外进口的大锤头的基础上，进行了相关的技术改造与创新，提出了具体的改良方案，利用国内富有的矿产资源Ｍn、Re、Cr等，细化晶粒，净化晶界，改善夹杂物形态，提高淬透性，提高钢的强度、韧性和耐磨性，最后确定其名称为ＺＧＭn18Cr2MoRe。
1　超高锰大锤头的特性(见图１)
　　超高锰大锤头铸态组织以奥氏体为基体，晶界和晶内存在网状碳化物，基体上还有大量的珠光体，硬度在HB200-230，铸态下强度低，塑性、韧性差，不能直接使用。
　　超高锰大锤头的导热系数比碳素钢、耐热钢、不锈钢要低，增加了高温铸件体内温度梯度，冷却收缩过程的热应力，膨胀系数大约是碳素钢的2倍，在生产制造过程中容易产生热裂和冷裂。电阻率比铁大近3倍。铸态的超高锰大锤头经水韧处理后得到的单相奥氏体，无磁性。导磁率μ=1.003~1.03。
　　超高锰大锤头具有显著的加工硬化特点。铸态的超高锰大锤头经过水韧处理后形成单一的奥氏体组织，可能在晶界或晶内产生碳化物，该组织硬度仅为HB170-230，但是经过形变后的超高锰大锤头的形变层内表面出现显著的加工硬化现象，加工硬化后产生形变硬化，显微组织出现许多滑移带，甚至出现晶粒扭曲，滑移带弯曲、或滑移台阶。变形层的硬度可以达到500~800HB，硬化层的深度可以达到10~20mm，这个深度及曲线的形状与冲击载荷的大小和状态，组织状态、化学成分、塑性性能，强度性能及速度等因素有关。硬化层具有很高的硬度和良好的韧性，使硬化层有较高的抗冲击疲劳的性能和高的抗磨料犁削磨损和形变磨损。在表层硬化层被磨耗的同时外部冲击载荷又使硬化层连续不断的向钢的内部发展。其抗拉强度与加载速度有关，快速加载，其抗拉强度较高。冲击韧性较高，有时冲击性高达294J/cm2，其耐磨性与锰、碳、铬、钼、磷、钒、钛加入量、铸件的致密性，热处理、加工硬化、工况条件等有关。
　　其加工硬化有两个最大的特点：一是外来载荷越大，其自身表层的耐磨性越高；二是随着表面硬化层被磨损消耗，在外载荷作用下产生的新的加工硬化层连续不断的形成。当超高锰大锤头的组成成分和外部载荷确定后，钢表面硬化层的硬度变化规律就已经确定，而且这个规律不受表层磨损的影响而一直延续下去，能够较好的吸收外部冲击载荷产生的冲击功，从而保证在强冲击的磨料磨损条件下，钢的表面通过形变强化具有很高的耐磨性，使许多新型材料和现代表面工程技术在性能价格比上都无法与其相提并论。
　　但是高耐磨性却使其切削加工、焊接成为难题，它曾一度被认为是“不可加工、焊接材料”。
2　合金元素对性能的影响
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