1、錘頭的磨損機理分析
在破碎過程中，物料從上部加料口進入后與高速旋轉的錘頭猛烈相撞，瞬間將物料進行一次破碎，緊接著錘頭又以37 m/s的線速度將物料上拋撞擊至反擊板上完成二次破碎，最后物料通過錘頭與襯板之間的再次擠壓后達到所需粒度，完成全部破碎過程。在工件的運行過程中，沖擊錘受到高硬度物料的沖擊、擠壓等綜合作用，一方面造成基體和碳化物的碎裂脫落；另一方面造成基體的翻卷，產生塑性變形，最后疲勞脫落，錘頭出現不同程度的溝槽。與此同時，在整個運行期間，由于高速旋轉的錘頭與物料反復強烈地碰撞，錘頭表面工作溫度高達500%，因此，錘頭材質要求應有足夠的硬度、有一定的沖擊韌性和相當高的紅硬性。
2、錘頭化學成分的設計
根據錘頭的磨損機理和錘頭應具備的性能指標，在對國內外常用耐磨材料使用情況進行調研和分析的基礎上，結合國內資源，我們初步確定采用鉻系合金耐磨鑄鐵來進行試制。在成分控制上主要從4個方面加以考慮，其一是控制初生碳化物和共晶碳化物的數量，改善碳化物的形態與分布；其二是使基體組織具有足夠的強度以利于堅硬碳化物能十分牢固地鑲嵌在基體上；其三是適當地增加碳量，確保合金有較高的硬度；其四是細化晶粒。為此，我們在以上原則的基礎上進行了大量的試驗，最后確定材料中的C，Si，Gr，Mn，Ni，Cu的質量分數分別為：2.8%N 3.2% ,0.6%～1.0%, 15 010~17% ,0.6%～1.0%,0.5%～- 0.8% ,0.55%～1.0% ,0.5%～0.7% ,P,S質量分數<0.05%，并用少量Re，V- Fe進行爐前復合孕育處理。
3、熔煉、鑄造、熱處理工藝及合金的機械性能
3.1合金原材料及熔煉
鑄鐵在酸性爐襯的中頻感性電爐內熔煉，試驗原材料采用含S，P量低的優質生鐵、少銹碳素廢鋼、高碳鉻鐵、鉬鐵、錳鐵、鎳板、石墨電極等，加料順序為：先將石墨電極加入爐底，再加少量高碳鉻鐵，全部鉬鐵，然后依次加入回爐料、生鐵、廢鋼、最后加入其余鉻鐵、錳鐵、電解銅，以使熔化初期在高碳低鉻成分下進行。鐵液溫度加熱至1500~ 1520qC時，用純鋁脫氧后即可出爐，并在l 440~ 1460。C進行爐前復合孕育處理，為減少收縮和粘砂、細化組織，澆注溫度應較低，一般控制在1380—1400℃之間。
3.2錘頭的鑄造工藝
高鉻鑄鐵錘頭的使用壽命在很大程度上與鑄件的鑄造質量有關，而鑄造工藝對其質量有很大的影響，采用合理的鑄造工藝可以減少甚至避免許多鑄造缺陷的產生，尤其是裂紋的出現。為此，針對鑄鐵中合金含量高，流動性好，收縮量大，導熱性差等特點，在鑄造工藝上應注意以下幾個方面的問題：
(1)采用2%收縮率制造模樣[3_。
(2)為避免鑄件收縮受阻，要注意提高鑄型的退讓性。
(3)在設計鑄件造型工藝時，一般采取順序凝固的原則，力求消除收縮缺陷，提高致密度；同時冒口的設計既要能保證凝固過程中補縮通道暢通又便于清理。
(4)為了保證鑄件組織致密，要加強擋渣，以保證加入的多種變質合金能完全溶解，防止渣粒及未溶合金成為裂紋源存在于鑄件中。
3.3熱處理工藝與機械性能
3.3.1合金鑄鐵的熱處理工藝
合金鑄鐵的熱處理過程，實際上是將不穩定的鑄態組織經熱處理后使碳及合金元素完全溶入和析出的過程。因此，在確定淬火溫度及保溫時間時，主要從獲得合金最佳綜合性能和保證鑄件充分淬透兩個方面來考慮，經反復測試后確定淬火溫度為910℃，并保溫2.5～3.0h后空冷。此外，為避免因相變或高的加熱溫度梯度而引起高的應力，采取分段加熱，即在670℃保溫2.5h后再升溫，加熱時，加熱速度一般不高于30℃/h，一旦鑄件加熱至暗紅色，也就是通過塑性變形溫度而使應力降低得足夠多時，方可加速加熱。
合金淬火后，由于奧氏體轉變為馬氏體時體積膨脹，體積增長約6%，這將導致合金內應力明顯增大，因此，經淬火后的合金必須進行低溫回火處理以消除內應力，減少對斷裂和沖擊的敏感性，同時，經低溫回火后，淬火馬氏體轉變為回火馬氏體，使合金韌性提高。我們將回火溫度控制在200~ 2500C，保溫時間為6h，
3.3.2機械性能
對抗磨鑄鐵而言，機械性能中最重要的指標是硬度和沖擊韌性，但這兩個指標間往往相互矛盾，要解決這一問題，必須尋找特定工況下材料韌性與硬度的最佳配合。我們對經熱處理后的合金鑄鐵按照GB8263 - 87《抗磨白口鑄鐵件》的標準進行了機械性能檢測，結果是：硬度均值為64.5 HRC；沖擊韌性均值7.75 J／crn2。可見該種材料具有很高的綜合機械性能。
4、合金的金相組織
采用（德）蔡司臥式顯微鏡對經熱處理后的合金鑄件金相組織進行檢測，試樣浸蝕后，用500倍顯微鏡觀察，其組織結構如圖l所示，具體結構是：馬氏體基體+塊片狀碳化物，其中碳化物質量分數約40%。試樣上無縮孑L和縮松缺陷，符合本研究對材質組織的要求。
5、現場生產試驗
用該材料生產的錘頭安裝在PF1010型山保牌反擊式破碎機上在巴羅塔工程進行了現場生產測試，該工地地處巴基斯坦西北部，常年氣溫偏高，多風沙，工地實測氣溫達50℃以上的情況每年持續約3個月，生產條件十分惡劣。其破碎物料為鵝卵石，抗壓強度200~ 340 MPa，最大進料粒徑約150 mm，經一年多的生產，錘頭使用壽命約為280h，錘頭消耗約0.044 kg/t骨料，達到了進口產品的使用壽命的指標要求。
