在强冲击力或挤压力的作用下,高锰钢耐磨材料具有其他材料都无法超越的高的加工硬化特性,在磨料磨损和凿削磨损两方面表现的尤为突出。因此,高锰钢材料被广泛应用于各种领域的耐磨零件中。破碎机作为一种粉碎设备,其锤头的磨损量最大,因此,可以采用高锰钢材料制造。当高锰钢锤头在非强烈载荷作用时,表面硬化效果不明显,易被磨料切削磨损而过早失效。因此,为了保证破碎机的正常运转,提高生产效率,我们把破碎机锤头的抗耐磨性作为分析研究的对象。本文对锤头的工作原理、磨损机理、材料性能三方面进行分析,试图采用变质处理和时效强化热处理综合作用的方法来提高锤头的耐磨性。通过分析传统高锰钢的化学成分和合金元素的作用,结合实验分析得出新型高锰钢锤头的配比为(wt%):C:1.1562,Mn:13.2335,Si:0.3776,P:0.0453,S:0.0206,W:1.014,Ti:0.0935,Re:0.1524。通过对高锰钢锤头尺寸、形状、材料性能的分析,采用底注式浇注、铁砂造型的铸造工艺;利用铸造模拟软件Procast对其进行模拟仿真,分析铸造过程中流动场、温度场、组织分布;同时对锤头的缩松缩孔缺陷位置进行预测,得出合理的铸造工艺。采用钢液温度1480℃底注式浇注,顺序凝固的方式性能最好。采用上述铸造工艺熔炼的高锰钢锤头并对其进行时效强化热处理实验。结果表明:变质高锰钢经400℃时效1 h时,组织仍为单一奥氏体,无碳化物析出;500℃时效1 h时,奥氏体基体中开始析出少量的碳化物;550℃时效1 h时,碳化物析出量增多并呈短棒状弥散分布于奥氏体基体中;600℃时效1 h时,碳化物数量进一步增大并在晶界处构成网状结构;600℃时效2 h时,碳化物数量不仅增多并且有长大的趋势,综合力学性能分析,550℃时效1 h的力学性能最好。采用不同的压缩比、压缩速率研究变质高锰钢的加工硬化性能,研究得出增大压缩比和压缩速率均可提高表面硬度,经压缩后的试样组织中没有马氏体的存在。