锤头是矿山、冶金、水泥等基础工业广泛应用的一种锤头破碎机配件,锤头的使用寿命受到用户的重点关注,具备高耐磨性和高韧性的锤头,不仅可以提高生产效率,还可以减少人力物力等资源浪费,传统单一材料生产的锤头,无法同时满足表面的高耐磨性和整体的高韧性要求,市面上使用的复合锤头目前主要存在耐磨性差,冲击韧性低,碳钢锤柄易脆裂问题。因此,为了保证破碎机在复杂恶劣的工况下正常运行且高效,本文通过研究双液双金属复合铸造工艺生产高铬合金/碳钢锤头,重点讨论铸造工艺对锤头的材料组织性能和磨损机理的影响,优化生产工艺参数。采用消失模铸造工艺生产的双液双金属复合锤头,锤柄材质为中碳钢,锤头材质为高铬合金。首先对产品结构进行分析,利用Procast仿真软件模拟两种不同浇冒系统的铸造过程,分析金属液充型和凝固过程中温度场和缺陷形成的原因,提出采用侧注式浇冒系统,浇注过程温度场均匀,充型过程平稳,有效减少铸造缺陷。试样生产时,采用聚苯乙烯泡沫(EPS)进行制样,经过处理后,将模样固定到砂箱中,锤柄朝下,锤头朝上,合理控制浇注温度、冷却时间和浇注间隔,先定量浇注中碳钢锤柄,再定量浇注高铬合金锤头,发现两者之间形成了良好的冶金结合界面。通过热处理试验、磨损试验、金相组织观察、X射线衍射分析和扫描电镜分析等检测方法,对复合锤头的机械性能、显微组织和物象构成进行分析,可知中碳钢的化学成分配比(wt%)为 C:0.3,Mn:0.71,Si:0.25,Cr:1.23,Mo:0.283,S:0.035,P:0.033,高铬合金的化学成分配比(wt%)为:C:3.476,Cr:20.19,Mn:0.99,Mo:0.524,Si:0.867,S:0.046,P:0.023。复合锤头的热处理工艺为650℃×1h+1050℃×4h后风冷到600℃,空冷至室温,再采用430℃×5h回火,对复合锤头试样进行金相显微观察,发现其双液结合界面明显呈波浪形,原子相互熔渗和扩散,锤头耐磨高铬合金组织基体为条状马氏体碳化物、莱氏体和少量珠光体,锤柄主要是下贝氏体组织和细致回火屈氏体。锤头部分的硬度值为HRC57.92,锤柄的硬度值为HRC27.6。通过对退火状态和铸态锤头试样进行销-盘磨损试验,可见在载荷不同的情况下磨损机制存在差异,在大载荷作用下为磨粒磨损和轻微氧化磨损,在轻载荷作用下磨损机制则为磨粒磨损。在制备双液双金属复合锤头时,根据使用工况和具体工艺条件,科学选材和精准设计材料,合理匹配浇注工艺和热处理工艺参数,可有效防止界面结合强度低、空洞等缺陷,防止材料中晶粒粗化导致其综合性能降低,尤其是碳钢部分,组织基体的粗化是导致工件工作过程开裂的主要原因。采用本论文研究成果指导江西某企业改进和优化生产工艺,以改进后工艺制备复合锤头产品,经客户反馈其使用性能得到较大改善,使用寿命相比改进前提高了 2倍以上,企业的生产效益得到大大提高。