專利名稱：一種破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝及其專用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨材料的熱處理技術(shù)，具體為一種破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝方法及其專用裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，耐磨材料的應用領(lǐng)域十分廣泛，消耗量越來越大。據(jù)統(tǒng)計，2009年我國磨料磨損工況消耗的鋼鐵材料耐磨鑄件在350萬噸以上。并且，目前正以年均5%-10%的增長率快速增長(李衛(wèi).中國鑄造耐磨材料的發(fā)展.鑄造，2012，9:967-984)。破碎機錘頭是錘式破碎機細碎礦物原料的關(guān)鍵耐磨部件。根據(jù)其工作特點，破碎機錘頭的頭部必須具有較高的耐磨性能，同時錘柄又要耐沖擊。目前，錘頭的材質(zhì)和形狀多種多樣，但主要分兩大類，一種是單一材質(zhì)錘頭，一種是復合材質(zhì)錘頭。單一材質(zhì)錘頭(如高錳鋼、低合金耐磨鋼)制造工藝簡單，但是難以同時兼顧較高的耐磨性能和良好的抗沖擊韌性。破碎機復合錘頭則通過復合鑄造方法，將不同材質(zhì)的錘頭和錘柄液態(tài)熔敷為一體，在保證錘頭具有較高耐磨性能的同時，錘柄具有良好的抗沖擊性能。破碎機復合錘頭頭部與錘柄材質(zhì)的差異，導致其熱處理工藝十分復雜，在實際生產(chǎn)中極易出現(xiàn)裂紋缺陷和硬度偏低等問題。如果單獨采用風冷淬火的方式進行熱處理，復合錘頭頭部冷速受限，冷卻過程中只能獲得珠光體或者部分馬氏體組織，從而引起硬度偏低和導致耐磨性能較差的問題；如果單獨采用油冷淬火的方式進行熱處理，高鉻鑄鐵錘頭頭部導熱性較差造成熱應力較大，與冷卻過程中馬氏體相變產(chǎn)生的組織應力相疊加，極易產(chǎn)生嚴重開裂，直接導致報廢。而且，在實際生產(chǎn)過程中，復合錘頭熱處理出爐后一般采用串桿懸掛方式整體進行淬火。但是，由于受到錘柄圓孔尺寸的限制，串桿較細，容易彎曲造成錘頭向中間聚攏，影響淬火冷卻效果。此外，復合錘頭熱處理出爐后串桿較為復雜，耗時較長，造成淬火溫度控制困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝方法及其專用裝置，這種方法借助專用熱處理裝置，采用油冷與空冷相結(jié)合的雙級淬火方法，并通過控制淬火介質(zhì)與工件質(zhì)量的比例，成功解決了破碎機復合錘頭實際生產(chǎn)中傳統(tǒng)油淬開裂和風冷硬度偏低等技術(shù)難題。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，首先，將間距相同的破碎機復合錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，統(tǒng)一裝爐，以< 100°c /h的升溫速率加熱至500-600°C時均溫2-4h后，加熱至900-1050°C溫度范圍內(nèi)保溫2_6h，將破碎機復合錘頭或者破碎機復合錘頭與專用裝置放入淬 火油油槽中進行油淬，油淬時間2-7min,當破碎機復合錘頭的頭部表面溫度達到馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)-500°C溫度區(qū)間時，從油槽中取出，空冷至室溫；然后，將破碎機復合錘頭以< 100°c /h的升溫速率加熱至200-500°C、保溫4-12h進行中低溫回火后，以爐冷方式冷卻至室溫。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，破碎機復合錘頭的錘柄部位選材為碳鋼或低合金鋼，破碎機復合錘頭的頭部選材為高鉻鑄鐵。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，高鉻鑄鐵中，C含量為2.0-4.0%，Cr含量為12-25%，鉻碳比為3.5-12.5，破碎機復合錘頭的頭部厚度不小于30mm。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，破碎機復合錘頭的頭部材質(zhì)高鉻鑄鐵硬度達60HRC以上。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，大批量熱處理時，破碎機復合錘頭與專用裝置一起吊入油槽中淬火，淬火油質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭與專用裝置質(zhì)量總和的2-5倍。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，小批量熱處理時，破碎機復合錘頭單獨吊入油槽中淬火，淬火油質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭質(zhì)量總和的2-5倍。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，在油淬過程中，將破碎機復合錘頭沉入油槽底部，且進行左右搖晃；或者，將破碎機復合錘頭上下升降，以實現(xiàn)加快冷卻和散熱均勻的目的。所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝的專用裝置，專用裝置包括橫梁、吊耳、鉤子、支架，具體結(jié)構(gòu)如下:支架頂部設置橫梁，橫梁為兩個或兩個以上，橫梁與支架連接形成框架結(jié)構(gòu)；橫梁頂部設有可與吊鏈連接的吊耳，橫梁底部于支架之間，設有間距相同的鉤子。在進行大批量熱·處理時，在油槽中設置淬火油，間距相同的錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，專用裝置頂部設有吊鏈，通過吊鏈將懸掛錘頭的專用裝置置于淬火油中，進行油淬熱處理，專用裝置的框架部分位于油槽內(nèi)部。在進行小批量熱處理時，在油槽中設置淬火油，間距相同的錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，專用裝置頂部設有吊鏈，通過吊鏈將專用裝置上的懸掛錘頭置于淬火油中，進行油淬熱處理，專用裝置的框架部分位于油槽外部。本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明借助熱處理專用裝置，采用油冷-空冷相結(jié)合的雙級淬火熱處理工藝方法，通過控制淬火介質(zhì)質(zhì)量與工件(或者工件與裝置)質(zhì)量的比例，再經(jīng)中低溫回火，獲得了硬度高、且內(nèi)外均勻的高耐磨性能破碎機復合錘頭，成功解決了裂紋缺陷和硬度偏低的問題，可以使復合材質(zhì)高鉻鑄鐵錘頭硬度可達60HRC以上。同時，本發(fā)明借助專用裝置輔助破碎機復合錘頭進行熱處理，錘頭均勻冷卻、性能一致，并且生產(chǎn)效率較高、工藝操作簡單。


圖1為本發(fā)明破碎機復合錘頭雙級淬火與中低溫回火熱處理工藝示意圖；圖2 (a)為破碎機復合錘頭大批量油淬熱處理示意圖；圖中，1-吊鏈；2_淬火油；3_專用裝置；4-油槽；5_錘頭。圖2 (b)、圖2 (C)為大批量熱處理時使用的專用裝置；其中，圖2 (b)為主視圖；圖2 (c)為側(cè)視圖。圖中，31-橫梁；32_吊耳；33_鉤子；34_支架。圖3 (a)、圖3 (b)為破碎機復合錘頭小批量油淬熱處理示意圖；其中，圖3 (a)為主視圖；圖3 (b)為側(cè)視圖。圖3 (C)、圖3 (d)為小批量熱處理時使用的專用裝置；其中，圖3 (C)為主視圖；圖3 (d)為側(cè)視圖。圖4為本發(fā)明破碎機復合錘頭小批量油淬熱處理的實物圖。圖5 (a)、圖5 (b)為不同尺寸規(guī)格的破碎機復合錘頭實物照片。
具體實施例方式本發(fā)明破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝方法，將間距相同的錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，統(tǒng)一裝爐、加熱至指定溫度保溫一段時間后，快速放入含有與錘頭質(zhì)量成特定比例淬火油的油槽中進行油淬，當錘頭表面溫度進入一定溫度區(qū)間時，取出空冷至室溫。然后，再進行中低溫回火，獲得所需的硬度要求。如圖1所示，詳細步驟如下:I)專用裝置:(I)大批量熱處理:如圖2 (a)所示，在油槽4中設置淬火油2，間距相同的錘頭5整齊地懸掛于專用裝置3上，專用裝置3頂部設有吊鏈1，通過吊鏈I將懸掛錘頭5的專用裝置3置于淬火油2中，進行油淬熱處理。本實施例中，油槽4體積較大，專用裝置3的框架部分位于油槽內(nèi)部。圖2 (b)、圖2 (C)，本實施例專用裝置3包括橫梁31、吊耳32、鉤子33、支架34等，具體結(jié)構(gòu)如下:支架34頂部設置橫梁31，橫梁31為兩個或兩個以上，橫梁31與支架34連接形成框架結(jié)構(gòu)；橫梁31頂部設有可與吊鏈連接的吊耳32，橫梁31底部于支架34之間，設有間距相同的鉤子33。本實施例中，鉤子33較短，以保證專用裝置3的框架部分位于油槽內(nèi)部時，鉤子33上的錘頭5伸入淬火油2中。(2)小批量熱處理:圖3 (a)、圖3 (b)，在油槽4中設置淬火油2，間距相同的錘頭5整齊地懸掛于專用裝置3上，專用裝置3頂部設有吊鏈I，通過吊鏈I將專用裝置3上的懸掛錘頭5置于淬火油2中，進行油淬熱處理。本實施例中，油槽4體積較小，專用裝置3的框架部分位于油槽外部。圖3 (C)、圖3 (d)所示，本實施例專用裝置3包括橫梁31、吊耳32、鉤子33、支架34等，具體結(jié)構(gòu)如下:支架34頂部設置橫梁31，橫梁31為兩個或兩個以上，橫梁31與支架34連接形成框架結(jié)構(gòu)；橫梁31頂部設有可與吊鏈連接的吊耳32，橫梁31底部于支架34之間，設有間距相同的鉤子33。本實施例中，鉤子33較長，以保證專用裝置3的框架部分位于油槽外部時，鉤子33上的錘頭5伸入淬火油2中。2)裝爐:將破碎機復合錘頭間距相等、整齊地懸掛在專用裝置上，與專用裝置一起整體均勻地裝入熱處理加熱爐中。其中，破碎 機復合錘頭的間距與裝置尺寸和淬火油體積相關(guān)，破碎機復合錘頭下表面距離專用裝置支架底端在50-150mm范圍內(nèi)。破碎機復合錘頭大批量油淬熱處理示意圖和專用裝置分別如圖2 (a) - (c)所示。破碎機復合錘頭小批量油淬熱處理示意圖和專用裝置分別如圖3 (a) - (d)所示。3)加熱保溫:破碎機復合錘頭以彡IOO0C /h(優(yōu)選為60-100°C /h)的升溫速率加熱至500_600°C時均溫2-4h后，全功率加熱至淬火溫度900-1050°C范圍內(nèi)保溫2_6h。4)雙級淬火:將破碎機復合錘頭(小批量熱處理時)或者破碎機復合錘頭與專用裝置(大批量熱處理時)快速淬入油槽中進行油淬，油淬時間2-7min ;當錘頭的頭部表面溫度達到馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)-550°C時，從油槽中取出破碎機復合錘頭，進行空冷。其中，小批量熱處理時，油槽中淬火油的質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭總質(zhì)量的2-5倍；或者，大批量熱處理時，油槽中淬火油的質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭與專用裝置總和的2-5倍。在油淬過程中，前期將破碎機復合錘頭沉入油槽底部，且進行左右搖晃，后期則可將其緩慢上下升降，以實現(xiàn)加快冷卻和散熱均勻的目的。5)中低溫回火:將破碎機復合錘頭以彡100 0C /h (優(yōu)選為40-80°C /h)的升溫速率加熱至200-500°C保溫溫4-12h后，以爐冷方式冷卻至室溫。實施例1將錘柄材質(zhì)為45#鋼、頭部材質(zhì)為KmTBCrl5Mo的大規(guī)格破碎機復合錘頭，等距離懸掛于專用裝置上，與專用裝置一起整體均勻地裝入高溫電阻加熱爐內(nèi)。以75°C /h的平均升溫速率加熱至520°C時均溫2h后，全 功率加熱至淬火溫度1050°C保溫3h后，1.5min內(nèi)快速將破碎機復合錘頭與專用裝置同時淬入油槽中進行油淬。在油槽中冷卻3min后，表面溫度達到450°C時，從油槽中整體取出破碎機復合錘頭與專用裝置，空冷至室溫。然后，單獨將破碎機復合錘頭裝入中溫電阻加熱爐內(nèi)，以60°C /h的平均升溫速率加熱至400°C保溫6h后，爐冷至室溫。其中，油槽中淬火油的質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭總質(zhì)量的4倍。破碎機復合錘頭厚度40mm，回火熱處理后平均硬度為63HRC，沖擊韌性為9J/cm2。破碎機復合錘頭油淬熱處理過程如圖4所示，具體實物如圖5 Ca)所示。實施例2將錘柄材質(zhì)為35Mn、頭部材質(zhì)為KmTBCr20Mo的小規(guī)格破碎機復合錘頭，等距離懸掛于專用裝置上，與專用裝置一起整體均勻地裝入高溫電阻加熱爐內(nèi)。以100°c /h的平均升溫速率加熱至600°C時均溫3h后，全功率加熱至淬火溫度950°C保溫4h后，Imin內(nèi)快速將破碎機復合錘頭與專用裝置同時淬入油槽中進行油淬。在油槽中冷卻5min后，表面溫度達到350°C時，從油槽中整體取出破碎機復合錘頭與專用裝置，空冷至室溫。然后，單獨將破碎機復合錘頭裝入中溫電阻加熱爐內(nèi)，以75°C /h的平均升溫速率加熱至300°C保溫IOh后，爐冷至室溫。其中，油槽中淬火油的質(zhì)量為破碎機復合錘頭與專用裝置總和的5倍。破碎機復合錘頭厚度60mm，回火熱處理后平均硬度為65HRC，沖擊韌性為6J/cm2。破碎機復合錘頭油淬熱處理過程如圖4所示,破碎機復合錘頭具體實物如圖5 (b)所示。實施例3將錘柄材質(zhì)為45#鋼、頭部材質(zhì)為KmTBCrl5Mo的大規(guī)格破碎機復合錘頭，等距離懸掛于專用裝置上，與專用裝置一起整體均勻地裝入高溫電阻加熱爐內(nèi)。以70°C /h的平均升溫速率加熱至550°C時均溫3.5h后，全功率加熱至淬火溫度1000°C保溫3h后，1.5min內(nèi)快速將破碎機復合錘頭與專用裝置同時淬入油槽中進行油淬。在油槽中冷卻4min后，表面溫度達到480°C時，從油槽中整體取出破碎機復合錘頭與專用裝置，空冷至室溫。然后，單獨將破碎機復合錘頭裝入中溫電阻加熱爐內(nèi)，以50°C /h的平均升溫速率加熱至450°C保溫4h后，爐冷至室溫。其中，油槽中淬火油的質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭總質(zhì)量的3倍。破碎機復合錘頭厚度40mm，回火熱處理后平均硬度為62HRC，沖擊韌性為lOJ/cm2。實施例4將錘柄材質(zhì)為35Mn、頭部材質(zhì)為KmTBCr20Mo的小規(guī)格破碎機復合錘頭，等距離懸掛于專用裝置上，與專用裝置一起整體均勻地裝入高溫電阻加熱爐內(nèi)。以90°C/h的平均升溫速率加熱至580°C時均溫2.5h后，全功率加熱至淬火溫度930°C保溫4h后，Imin內(nèi)快速將破碎機復合錘頭與專用裝置同時淬入油槽中進行油淬。在油槽中冷卻6min后，表面溫度達到300°C時，從油槽中整體取出破碎機復合錘頭與專用裝置，空冷至室溫。然后，單獨將破碎機復合錘頭裝入中溫電阻加熱爐內(nèi)，以80°C /h的平均升溫速率加熱至350°C保溫8h后，爐冷至室溫。其中，油槽中淬火油的質(zhì)量為破碎機復合錘頭與專用裝置總和的4倍。破碎機復合錘頭厚度60mm，回火熱處理后 平均硬度為64HRC，沖擊韌性為7J/cm2。
權(quán)利要求
1.一種破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:首先，將間距相同的破碎機復合錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，統(tǒng)一裝爐，以< 100°c /h的升溫速率加熱至500-600°C時均溫2-4h后，加熱至900-1050°C溫度范圍內(nèi)保溫2_6h，將破碎機復合錘頭或者破碎機復合錘頭與專用裝置放入淬火油油槽中進行油淬，油淬時間2-7min,當破碎機復合錘頭的頭部表面溫度達到馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)-500°C溫度區(qū)間時，從油槽中取出，空冷至室溫；然后，將破碎機復合錘頭以< 100°C /h的升溫速率加熱至200-500°C、保溫4-12h進行中低溫回火后，以爐冷方式冷卻至室溫。
2.按照權(quán)利要求1所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:破碎機復合錘頭的錘柄部位選材為碳鋼或低合金鋼，破碎機復合錘頭的頭部選材為高鉻鑄鐵。
3.按照權(quán)利要求2所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:高鉻鑄鐵中，C含量為2.0-4.0%，Cr含量為12-25%，鉻碳比為3.5-12.5，破碎機復合錘頭的頭部厚度不小于30mm。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:破碎機復合錘頭的頭部材質(zhì)高鉻鑄鐵硬度達60HRC以上。
5.按照權(quán)利要求1所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:大批量熱處理時，破碎機復合錘頭與專用裝置一起吊入油槽中淬火，淬火油質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭與專用裝置質(zhì)量總和的2-5倍。
6.按照權(quán)利要求1所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:小批量熱處理時，破碎機復合錘頭單獨吊入油槽中淬火，淬火油質(zhì)量為油槽中破碎機復合錘頭質(zhì)量總和的2-5倍。
7.按照權(quán)利要求1所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝，其特征在于:在油淬過程中，將破碎機復合錘頭沉入油槽底部，且進行左右搖晃；或者，將破碎機復合錘頭上下升降，以實現(xiàn)加快冷卻和·散熱均勻的目的。
8.—種權(quán)利要求1所述的破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝的專用裝置，其特征在于:專用裝置包括橫梁、吊耳、鉤子、支架，具體結(jié)構(gòu)如下: 支架頂部設置橫梁，橫梁為兩個或兩個以上，橫梁與支架連接形成框架結(jié)構(gòu)；橫梁頂部設有可與吊鏈連接的吊耳，橫梁底部于支架之間，設有間距相同的鉤子。
9.按照權(quán)利要求8所述的專用裝置，其特征在于:在進行大批量熱處理時，在油槽中設置淬火油，間距相同的錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，專用裝置頂部設有吊鏈，通過吊鏈將懸掛錘頭的專用裝置置于淬火油中，進行油淬熱處理，專用裝置的框架部分位于油槽內(nèi)部。
10.按照權(quán)利要求8所述的專用裝置，其特征在于:在進行小批量熱處理時，在油槽中設置淬火油，間距相同的錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，專用裝置頂部設有吊鏈，通過吊鏈將專用裝置上的懸掛錘頭置于淬火油中，進行油淬熱處理，專用裝置的框架部分位于油槽外部。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐磨材料的熱處理技術(shù)，具體為一種破碎機復合錘頭的雙級淬火熱處理工藝方法及其專用裝置。將間距相同的錘頭整齊地懸掛于專用裝置上，統(tǒng)一裝爐、加熱至900-1050℃溫度范圍內(nèi)保溫2-6h后，快速放入含有錘頭質(zhì)量總和(小批量)或者錘頭質(zhì)量與專用裝置質(zhì)量總和(大批量)2-5倍的淬火油油槽中進行油淬，當錘頭的頭部表面溫度進入Ms-500℃溫度區(qū)間時，取出空冷至室溫。再經(jīng)200-500℃溫度范圍內(nèi)中低溫回火后，破碎機復合錘頭的頭部材質(zhì)高鉻鑄鐵硬度達60HRC以上。本發(fā)明借助專用的熱處理裝置，采用油冷-空冷的雙級淬火方法，并通過控制淬火介質(zhì)與工件質(zhì)量的比例，成功解決了破碎機復合錘頭實際生產(chǎn)中傳統(tǒng)油淬開裂和風冷硬度偏低等技術(shù)難題。
文檔編號C21D1/18GK103243210SQ20131016975
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者郭文營, 胡小強, 欒義坤, 夏立軍, 李殿中 申請人:中國科學院金屬研究所