[发明专利]基于功能梯度复合材料的锤片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉碎机锤片生产技术领域，具体为一种基于梯度功能复合材料的锤片及其制备方法。

背景技术

锤片式粉碎机广泛用于饲料、粮食、食品、医药、化工等行业。锤片式粉碎机是利用高速旋转的锤片来击碎物料的机械设备，而锤片是各类粉碎机的核心部件，主轴高速旋转使得锤片端角线速度达到50-100m/s，转盘与其外围的筛片和齿板构成粉碎室，物料由喂料斗进入粉碎室后，受到高速锤片的冲击作用、齿板和筛片的撞击作用以及与筛片与锤片之间的搓擦作用，被逐渐粉碎到一定细度后，从筛孔中排出，经抛送风扇送出机外。可见，粉碎机工作时，依靠锤片的端角连续锤击进料，把各类物料粉碎成细粉状，同时本身受到硬质物料的高速冲击，且产生很大的惯性力。物料中通常含有木屑，肉骨，铜线，海藻，贝壳等高硬度物质，使得锤片的工况条件变得更加恶劣，而恶劣的工况条件是锤片磨损十分严重，寿命降低。锤片在使用过程中受到一定冲击，高速旋转的锤片，一旦断裂有可能造成恶性事故，因此锤片不仅要求高的耐磨性，还要求高的韧性。

粉碎机锤片的机械行业标准JB/T9822.2-2008规定，锤片采用15、20或65Mn材质制造，允许采用力学性能不低于规定要求的其他材料制造，对15、20号钢制备的锤片进行渗碳处理，渗碳层为0.3-1.2mm，根据锤片厚度不同，渗碳层厚度也不同，渗碳后标称硬度为56-62HRC，非渗碳区硬度不超过28HRC。但根据JB/T9822.2-2008生产的锤片，耐磨性有限，寿命仍然较低；在45钢或65Mn钢基础上，表层工作部通过表面处理方式获得耐磨层的锤片，如中国发明专利申请公开的说明书201110184141.x公开了一种锤片式粉碎机用锤片，以及中国发明专利申请公开的说明书201210522558.7公开I了一种粉碎机锤片，其工作部高硬度的耐磨层的设置，均使锤片的使用寿命得到了一些提高，但使用过程中销孔附近容易萌生裂纹而失效，且寿命仍满足不了用户日益提高的要求。

现有技术中存在的锤片耐磨性差，需要经常更换，造成使用成本大大增加；更换锤片需要停机进行，非但影响生产效率，更给使用者带来麻烦和不便，影响产品质量的稳定性；锤片在使用过程中表面产生裂纹，造成锤片的非磨损失效的现象等一系列问题，使国内锤片市场迫切需要一种新型的高性能、长寿命的锤片。

发明内容

针对上述技术现状，本发明的目的在于提供一种锤片及其制备方法以解决上述锤片耐磨性差、使用寿命低的问题。

本发明是这样实现的：

一种基于功能梯度复合材料的锤片，包括锤片基体，锤片工作端部设有WC50％含量以上的陶瓷颗粒增强复合层为耐磨层；锤片中部表层组织为细针状回火马氏体加细颗粒碳化物，含碳量0.8％-1.0％；过渡层组织为细针状回火马氏体加板条状回火马氏体，心部组织为板条状回火马氏体，含碳量0.2％；锤片固定端销孔部分组织以回火索氏体为主。

上述工作端部的硬度为63-65HRC，中部表层硬度为48-53HRC，销孔部分硬度低于48HRC。

上述锤片中部表层含碳量逐步向截面中心递减，渗碳层为0.5-1.2mm。

一种上述基于功能梯度复合材料的锤片的制备方法，以Q345B钢材为基体，

(1)工作端部用堆焊方法形成WC含量50％以上的陶瓷颗粒增强复合材料耐磨层；

(2)中部先采用气体渗碳方式改变表层碳含量，然后依次进行淬火和回火处理：首先在炉内升温至920℃并保温20min，之后强渗碳165min，碳势保持1.1％，之后保温扩散120min，碳势保持0.9％，降温至830℃保持30min，碳势保持0.8％；出炉后用快速淬火油进行淬火，淬火后进回火炉进行回火处理，回火温度380℃，保温180min。

(3)销孔部分使用中频退火处理，铜管距孔周1.5cm。

上述堆焊方法为气体火焰堆焊方式，用WC含量不低于30％的铸造碳化钨耐磨其焊条，焊接气体为氧-乙炔，火焰温度1700℃，氧气压力为0.5MPa，乙炔压力为0.05MPa。