高锰钢衬板热处理工艺分析

岳卫国 袁方 刘金仓

摘 要： 在矿上机械设备组成中，衬板是重要的零件，在矿石生产中，其需要与矿石材料直接接触，在受到诸多压力和磨损后，其还能在使用寿命内保持原质量和性能，这既是衬板优势，也是衬板选择要求。高锰钢衬板可以满足此要求，其生产需求量一般很大。这种衬板在铸件状态，不能满足承载和耐磨要求，其需要的韧性和耐冲击性等性能需要在热处理环节得到提升。基于此，相关人员需要对该环节涉及的工艺进行研究，找到合适的热处理参数，然后制定合理的热处理方案。

关键词： 高锰钢衬板;热处理工艺;应用

在矿石生产中，相关设备需要用到的衬板规模有多种形式，大中小型都可以应用到设备中，不同类型衬板对热处理的工艺要求及参数标准要求等必然存在差异，相关人员还要考虑这些差异，准备不同的热处理实施方案，并通过对比，区分不同高锰钢衬板的处理工艺。本文主要针对高锰钢衬板热处理工艺进行分析。

一、大、中、小型衬板淬火工艺差异

在衬板热处理中，必然涉及到温度和时间等参数，这些参数在不同状态下的数值大小也不同，相关人员需要明确各种规模产品加热过程中的各种参数，并找到其与衬板尺寸、装炉方式的关系。

1、大型衬板

该种规模衬板组成较复杂，各尺寸也较大，这为热处理带来麻烦，其热处理环节需要解决两个问题，其一热应力问题，该力应小于组织应力，但在实际中，恰巧相反，所以相关人员需要降低热应力，一般通过调整温度来实现目的，温度参数需要经历均温、升温、均温、升温过程，初次均温应保持在400℃以下，后均温应在680℃左右，在温度变化中，还需要控制升温速度[1]。其二碳化物溶解及裂纹问题，这些问题由高温引发，热处理中的温度过高，持续时间过长，会使衬板中的锰元素等脱离产品，在进入淬火阶段后，相关的产品不会形成单一的纯奥氏体组织，且容易出现裂纹。相关人员需要对高温保温系数和保温时间进行调整，使其满足要求。前者最大值为1.8min/mm，其对应的保温时间为3h，最小值为1.5min/mm。对应的保温时间为2.5h。

2、中型衬板

中型衬板厚度也较大，在热处理中，若要得到单一的奥氏体组织，控制裂纹问题，还需要控制高温保温时间，并在淬火之前，使其处于保温状态。其均温系数采取1.5min/mm，在入炉均温后，相关人员需要调整均温系数。在升温状态，应保证加热均匀，达到淬火温度后，使其处于保温状态，高温保温系数采取0.8min/mm。

3、小型衬板

该种衬板规模和尺寸较小，其入炉温度要控制在745℃以下，该温度会快速上升到淬火温度，保温系数主要采取1.45min/mm，在保温状态，对其进行加热和淬火操作，衬板的性能会得到提升[2]。

在大中小三种类型钢衬板淬火工艺中，保温温度和升温速度是重要控制对象，控制该参数，可以避免衬板裂缝问题。

二、大、中、小型衬板的预热与保温方法差异

1、大、中型衬板

衬板预热与均温操作比较重要，直接关系到衬板韧性大小，在实际生产中，一般通过淬火处理，来使钢衬板具有良好的韧性。淬火包括扩预热与均温环节，在此操作中，相关人员需要考虑衬板热应力和组织应力的影响。这;两种类型的衬板预热保温温度都要采取ACI温度以上650-700℃，在此阶段，相关人员需要适当拖延保温时间，以使衬板产生的两种应力减小，使衬板的塑性提升。淬火温度为1100℃，从预热保温到淬火温度，时间很短暂。淬火温度达到后，需要在适当的保温时间内完成淬火操作，这可以使产品的耐磨性得到保证。

2、小型衬板

这种衬板预热保温方法比较多，相关人员需要满足中高速升温淬火条件，需要控制保温时间，使其在合理的范围内得到延长，如此衬板的塑性和屈服能力会变强。

三、大、中、小型衬板二次弥散固溶处理工艺

衬板的二次弥散固溶剂处理主要指水韧处理和时效处理。不同规模衬板在设备中的应用寿命不同，其中小型衬板的有效使用时间较长，为了使三种衬板更换频率保持同步，相关人员需要通过热处理工艺，来延长大中型衬板使用时间。三种衬板厚度会对使用时间产生影响，所以可以通过厚度调整来达到目的。大中型衬板的厚度需要增加，最大增加到120mm，在增加厚度同时，还要延长水韧处理时间和时效处理时间，在处理后，高锰钢衬板的性能都会得到保证[3]。

在最佳时效处理中，相关人员需要对淬火钢件进行继续升温加热，使其在350℃保温状态下保持8个小时，然后再做冷处理，该过程主要对固溶碳进行处理，在其变成碳化物后，其会与原衬板脱离，所以钢衬板的脆性和裂纹敏感性会降低，衬板第二相也得到了强化。

在钢衬板二次弥散固溶处理中，相关人员需要控制时效时间，避免出现过时效现象，否则钢衬板性能不会提升，反而会降低。

四、加铬高锰钢衬板及其热处理优化

高锰钢衬板的组成元素有很多，在加入铬元素后，其相关的热处理工艺也会发生变化。这种钢衬板在水韧处理后，温度需要保持在400℃以下，但可以升高至350℃。因此在将其安装在相关设备中时，相关人员还需要注意衬板切割方式，避免出现切割加温现象。在安装中，主要避免应用氧气枪加热切割方式。

在实际安装应用中，一些格子板需要更换时，相关人员需要在大倒角格子板形式中处理格子板，而不是随意切割格子板的外围，如此便不会出现水韧处理后的衬板回火升温问题。控制格子板安装形式，可以减少格子板裂纹现象。

加铬高锰钢衬板比高锰钢衬板更加耐磨，其在韧性和屈服极限方面也具有很多优势，所以这种材质会逐渐代替高锰钢衬板，相关人员还要做好该种材质的热处理工作。其热处理工艺要求更高，一旦出现差错，这种钢衬板表面析出的碳化物会重新固溶于钢衬板中，所以钢衬板的性能会在应用中快速降低。为了解决此问题，应做好升温速度控制工作，低温升温速度应小于50℃/h，此外保温温度应不小于650℃，但也不能大于700℃[4]。

结语

在高锰钢衬板生产加工中，热处理属于重要环节，直接关系到产品的性能情况，相关人员要做好热处理环节的监督工作，使热处理工艺都落实到位。热处理过程中涉及到的工艺比较多，需要控制的参数等也不少，所以其处理过程容易出现问题，相关人员还要重点解决这些问题，使其不会影响高锰钢衬板的加工处理质量。此外，相关人员还应对热处理工艺进行改进，对处理方案进行完善。

参考文献

[1]张永利，何铁牛，郎忠勇，马润元，李桂宁.高锰钢衬板热处理工艺研究与应用[J].矿山机械，2016，44（06）：93-95.

[2]侯晋梅. 新型高锰钢衬板制造工艺及性能分析[J].太原科技大学，2016（04）：67.

[3]周云.衬板热处理工艺研究[J].矿山机械，2017，23（08）：78-79.

[4]劉旭.高锰钢衬板制作工艺研究[J].矿山机械，2016，12（05）：45-48.