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环锤是破碎机的关键零件,也是易磨损件,其耐磨性直接影响设备的使用寿命和生产成本。本文针对环锤使用工况,研究开发了改性髙锰耐磨环锤材料及新型铁砂造型+螺旋环冷铁的消失模铸造成型技术,主要研究内容及取得的成果如下:对改性髙锰耐磨环锤进行了成分设计,在普通高锰钢(ZGMn13)的基础上,进行稀土+铁神一号复合变质改性处理,其主要成分(w%)范围:C:0.9～1.2,Mn:11.0～14.0,Si:0.3～0.7,Cr:0.1～0.5,Mo:≤0.3,V≤0.1,Ti≤0.1,P、S≤0.04,RE:0.1～0.4%,铁神一号:0.3～0.6%。其典型显微组织为:奥氏体+片状碳化物。对改性髙锰耐磨环锤在不同工况下的磨损机理进行了深入研究,结果表明:环锤耐磨钢的最佳成分与磨损失效方式有关,在大载荷高冲击、高接触应力工况条件下,环锤的磨损失效主要为疲劳磨损和磨粒磨损,应选用基体组织细小的奥氏体改性髙锰耐磨钢,并结合适度的硬度、强度及韧性,才能充分提高其机械性能,延长使用寿命。首次提出了铁砂造型+螺旋环冷铁消失模铸造成型方法,并用于改性髙锰耐磨环锤的制造。研究表明:采用铁砂造型时,铁砂既体现了型砂的固有性能又充当了金属型的作用,铸件在型腔中的冷却速度较快,使铸件的晶粒得到细化,致密度得到提高。同时,螺旋环冷铁进一步补充了冷却力,抑制了环锤件内圆部粘砂、裂纹和晶粒粗大的现象。针对改性髙锰耐磨环锤消失模铸造的特点,采用复合涂料法,即底层涂料和面层涂料配套使用。经生产实践,复合涂料大大减轻了液体金属对型腔表面的剧烈热冲击,减小了浇注时的热应力,从而有效防止了裂纹的产生。生产实践证明,按改性工艺生产的高锰耐磨环锤,经1080oC保温3h水韧处理,其主要性能指标:σb =724MPa,αk =219J/cm2,δ=37%,HB=210,成品率大于95%,可满足产品使用性能要求,且大大提高了生产效率,降低了成本和劳动强度,在实际使用中获得了良好的耐磨效果,具有明显的市场竞争优势。