実際には、打撃子の製造にはさまざまな材料が使用されています。これには、マンガン鋼、マルテンサイト構造の鋼(以下、マルテンサイト鋼)、クロム鋼、およびさまざまな鋼と特殊なタイプのセラミックを組み合わせた金属基複合材料(MMC、セラミックなど)が含まれます。
鋼の耐摩耗性(硬度)が増加すると、通常、材料の靭性(耐衝撃性)が低下します。
マンガン鋼
オーステナイト構造のマンガン鋼の耐摩耗性は、加工硬化現象によるものです。衝撃と圧力負荷により、表面のオーステナイト構造が硬化します。マンガン鋼の初期硬度は約 200 HV (20 HRC、ロックウェル硬度試験) です。衝撃強度は約 250 J/cm² です。加工硬化後、初期硬度は最大約 500 HV (50 HRC) の動作硬度まで増加します。そのため、より深く埋め込まれた、まだ硬化していない層がこの鋼の優れた靭性を実現します。加工硬化表面の深さと硬度は、マンガン鋼の用途とタイプによって異なります。硬化層は約 10 mm の深さまで浸透します。マンガン鋼には長い歴史があります。今日、この鋼は主に破砕機のジョー、破砕コーン、破砕シェルに使用されています。インパクトクラッシャーでは、研磨性が低く非常に大きな供給材料(石灰石など)を粉砕する場合にのみ、マンガン打撃子を使用することをお勧めします。
マルテンサイト鋼
マルテンサイトは、急速冷却によって生成される、完全に炭素が飽和したタイプの鉄です。その後の熱処理でのみ、マルテンサイトから炭素が除去され、強度と摩耗特性が向上します。この鋼の硬度は 44 ~ 57 HRC で、衝撃強度は 100 ~ 300 J/cm² です。したがって、硬度と靭性に関して、マルテンサイト鋼はマンガン鋼とクロム鋼の中間に位置します。衝撃荷重が小さすぎてマンガン鋼を硬化できない場合、および/または衝撃応力耐性とともに優れた耐摩耗性が求められる場合に、マルテンサイト鋼が使用されます。
クロム鋼
クロム鋼では、炭素はクロム炭化物の形で化学的に結合されています。クロム鋼の耐摩耗性は、硬いマトリックスのこれらの硬い炭化物に基づいています。オフセットによって動きが妨げられるため、強度は高くなりますが、同時に靭性は低くなります。材料が脆くなるのを防ぐには、打撃子を熱処理する必要があります。その際、温度と焼きなまし時間のパラメータが正確に遵守されていることを確認する必要があります。クロム鋼の硬度は通常 60 ~ 64 HRC で、衝撃強度は 10 J/cm² と非常に低いです。クロム鋼打撃子の破損を防ぐには、供給材料に破損しない要素がない場合があります。
金属マトリックス複合材料
金属マトリックス複合材、つまり MMC は、金属マトリックスの高い耐性と極めて硬いセラミックを組み合わせたものです。このプロセスでは、セラミック粒子でできた多孔質のプリフォームが生成されます。金属溶融塊が多孔質のセラミックネットワークに浸透します。経験と知識は、2 つの異なる材料、つまり厚さ 7.85 g/cm³ の鋼と厚さ 1 – 3 g/cm³ のセラミックを組み合わせて徹底的に浸透させる鋳造プロセスに特有のものです。この組み合わせにより、打撃子は特に耐摩耗性に優れると同時に、耐衝撃性も非常に高くなります。セラミック分野の複合材で作られた打撃子では、マルテンサイト鋼の 3 ~ 5 倍の耐用年数を実現できます。
セラミックインサート付き打撃子の利点:
- 耐摩耗性に優れている
- 高い耐衝撃性(ベース材質による)
- 従来の鋼鉄よりも耐用年数が長いため、トン当たりのコストが低くなります。