目前,锤式破碎机大多应用在矿山等行业,锤头是其中重要的耐磨件之一。随着技术发展和市场需求,锤式破碎机型号和种类不断增加,单一材料、单一尺寸的锤头无法满足各种破碎机的使用要求,尺寸的多样性导致制造工艺复杂和生产成本提高。本文提出双液金属复合铸造/焊接组合式耐磨锤头,对锤头材料成分、制造工艺、耐磨性进行了系统的研究。该锤头锤端为双液金属复合材料,锤柄为低合金钢材料,同时保证了锤头的耐磨性和强韧性。锤端与锤柄通过焊接方式连接,锤柄长度可以根据设备型号进行适当调节,以便满足不同型号尺寸设备的使用,锤头寿命的提高,不仅降低了生产成本,而且还减少了零件更换周期,提高了生产效率,具有重要的现实意义。本文对锤端高铬铸铁进行了成分设计和热处理工艺的研究,考察了含碳量变化和奥氏体化温度对组织和耐磨性的影响并进行理论分析,确定最佳成分配比和热处理工艺,完成双液金属试样的制备。通过金相及能谱分析,观察不同浇注温度下界面及元素扩散情况。利用CO₂气体保护焊接技术将双液金属复合锤端与低合金钢锤柄再进行连接,确定焊接参数,研究不同焊层及复合锤端中钢层厚度对界面组织及性能的影响。研究表明,碳含量的升高,碳化物数量变多,硬度提高,但韧性逐渐下降,在铸件表面出现裂纹,最终导致铸件的失效。含碳量为3.6wt.%、3.8wt.%时,试样表面出现了贯穿型裂纹,3.4wt.%时综合力学性能最优,经1000℃×2h+风冷后,洛氏硬度可达64HRC以上,冲击韧性值ak≥5.5J/cm²;在双液双金属复合过程中,浇注温度是至关重要的一个环节,温度控制不好就会出现相应的缺陷,高铬铸铁浇注温度过高,低合金钢重熔范围过宽,越容易导致混料缺陷的出现;浇注温度过低时,低合金钢重熔区域比较窄,结合面积较小,界面强度降低。从微观组织观察发现,浇注温度为1540℃时,复合界面呈现出细小的锯齿状,复合界面无冲混现象,组织致密,结合状态理想;通过对焊缝的渗透实验,并未发现裂纹及气孔等缺陷的出现,随着离焊缝越来越远,显微硬度逐渐升高,远离焊缝处时,温度下降慢,组织变化相对不明显,所以,显微硬度值会增加。当达到双金属界面及高铬铸铁处,与未焊接的双金属试样相比,显微硬度略有降低。随着双液金属复合层中的钢层厚度的增加,焊缝到高铬铸铁的显微硬度逐渐升高。这是由于厚度增加,热量传递相对较慢,组织粗化程度较小。最终锤端高铬铸铁含碳量为3.3wt.%³.5wt.%,浇注1540℃,钢层厚度10mm¹5mm之间,焊接时,采用两层多道焊接方法连接;然后进行1000℃×2h+风淬热处理,最终锤端硬度64HRC以上,冲击韧性为5.5 J/cm²。采用双液金属复合铸造+焊接技术生产的锤头,可以大批量生产,满足大部分锤式破碎机的零部件使用,减少更换周期,提高生产效率。