颚式破碎机是冶金、矿山、建材、筑路等行业广泛应用的破碎机械，用于将开采的原矿石破碎成适于运输、使用和粉磨的物料，其工作繁重，工作条件苛刻，且受力情况复杂。颚板是其主要的易磨损件，消耗量极大。如何提高颚板的使用寿命，是生产厂家和使用厂家非常关注的问题，关系到破碎机的利用率、生产成本和厂家的经济效益。而提高颚板的使用寿命，关键在于分析其工况条件及磨损机理，根据工况条件合理地选择颚板材质。本文简要介绍了颚板的研究及使用情况，为颚板的合理选材提供参考。
1、颚式破碎机的工作原理
颚式破碎机的工作原理如图1所示，其由动颚板、定颚板、偏心轴及推力板组成。动颚板上部与偏心轴相连，下部由推力板支撑。偏心轴转动时，动颚板不仅对定颚板作往复摆动，同时还沿定颚板有很大幅度的上下运动。动颚板上各点的运动轨迹如图2所示。动颚板上部的运动轨迹接近圆形，越向下水平运动幅度越小，运动轨迹也越呈椭圆形。
根据颚板的运动轨迹，可以认为：颚板的上部由于有较大的水平运动幅度，因而对物料的挤压作用大于下部，同样，物料对颚板上部的挤压作用也大于下部；而颚板下部由于以垂直运动为主，因而物料对颚板下部的作用以高应力的短程凿削磨损为主。生产实践也表明：颚板下部的磨损速度比上部大。为了充分利用材料，在使用中要将颚板定期调头安装，以便使其上下部分得到充分利用。
2、颚板磨损机制
从上述分析可以认为，颚板的磨损是高应力短程凿削磨损，对颚板的残体磨损面的微观分析及实验室试验颚板的失效分析，可以得出颚板的磨损机制如下：
（1）由于物料多次挤压，在颚板的亚表层或挤压突出部分的根部形成微裂纹，然后裂纹沿晶界、夹杂物等薄弱处不断扩展相连，导致表层材料脱落，形成磨屑，其磨损过程如图3所示。
（2）物料挤压颚板造成颚板表面材料被局部压碎或翻起，并使碎裂或翻起部分随碎物料一起脱落形成磨屑，如图4所示。
（3）物料相对颚板短程滑动，切削颚板形成磨屑，如图5所示。所以，颚式破碎机颚板的磨损率ω可以用变形疲劳磨损ωd、脆性断裂磨损ωf和显微切削磨损ωc表示。
ω=ωd+ωf+ωc
由上式可以认为控制颚板磨损的主要材质因素是其硬度和韧性。材料的硬度决定了物料压坑的深度和大小。材料硬度高，物料压入颚板的深度浅，颚板表层材料的变形程度小，同时物料短程滑动切削材料量也少。材料的韧性表示了其抵抗断裂的能力。材料的韧性好，可以消除物料挤压过程中的脆性断裂，并使得颚板材料在变形疲劳形成磨屑前的变形过程大大增加。
3、颚板材质
3.1高锰钢
高锰钢是颚式破碎机颚板的传统材质，它具有很好的韧性，也具有良好的变形硬化能力。但由于目前颚式破碎机结构不很合理，动、定颚板间的张角过大，易于造成磨料的滑动而使高锰钢形变硬化不充分，颚板表面硬度较低，磨料短程切削量较大，颚板磨损较快。因此，提高高锰钢颚板的耐磨性，一是在于改进颚式破碎机的结构，尽量减少磨料在颚板表面上的滑动，充分发挥高锰钢形变硬化的潜力；二是对高锰钢进行改性，其途径有两条：第一是高锰钢的再合金化，加入Cr、Mo、W、V、Ti、Nb 等元素，对奥氏体进一步固溶强化以及弥散析出的碳化物产生沉淀强化，提高高锰钢的耐磨性，如表1、2所示；第二是对高锰钢进行弥散化处理，即水韧处理后，再在300℃以上时效处理，使碳化物弥散析出，提高高锰钢的耐磨性。破碎铅矿石时，可比普通高锰钢颚板的使用寿命提高1倍以上。但对高锰钢的改性处理却极大地损害了其韧性，在有些工况下使用，改性高锰钢颚板易发生早期断裂而失效。
表1高锰钢颚板破碎硅石的生产对比
| 材质 | 碎石量/t | 单耗/kg·t-1 | 相对磨损 | 破碎机型号 |
| 加CnMn13 | 500 | 0.1171 | 0.8871 | PE250×400 |
| 加WMn13 | 500 | 0.1178 | 0.8924 | |
| 加MoMn13 | 500 | 0.1333 | 1.0100 | |
| 普通Mn13 | 500 | 0.1320 | 1.0000 |
表2微合金化高锰钢颚板使用效果
| 材质 | 碎石量/t | 失重/kg | 磨耗/kg·t-1 | 破碎物料 | 破碎机型号 |
| 微合金化高锰钢 | 2094 | 24.1 | 11.5 | 花岗岩 | PE250×400 |
| ZGMn13 | 948 | 22.9 | 24.1 | 花岗岩 |
3.2中锰钢
由于高锰钢的初始硬度低，屈服强度低，在非强冲击条件下，其加工硬化不充分，易于流变和被切削。为提高颚板的使用寿命，开发了中锰钢。该钢种最早由Climax钼业公司发明，并于1963年正式列入美国专利。其铸态组织由奥氏体、马氏体和少量珠光体组成，经水韧处理后，其组织为单一奥氏体或奥氏体+少量未溶碳化物（取决于含碳量）组织。此后人们对中锰钢进行了大量研究，认为其硬化机理为：含锰量降低后，奥氏体稳定性下降，在受到冲击或磨损时，奥氏体易发生形变诱发马氏体相变，使其耐磨性提高。中锰钢的通常成分为：0.7%-1.2%C，6%-9%Mn，0.5%-0.8%Si，1.2%Cr以及其它微量元素如V、Ti、Nb、RE 等。中锰钢颚板在实际应用中也取得了较好的使用效果，如破碎硅石时比高锰钢颚板使用寿命提高20%以上，而成本与高锰钢颚板相当。因此，在中小型颚式破碎机上使用，中锰钢是一种值得推广的颚板材质。
3.3高铬铸铁与高锰钢复合
高铬铸铁虽然是优良的耐磨材料，但因其韧性较差（通常αk为5-8J/cm2），受到物料冲击或挤压时，就会直接碎裂或变形很少几次就发生剥落，因此，用高铬铸铁做颚板并不一定取得较好的使用效果。近几年来，采用高铬铸铁镶铸或粘接于高锰钢颚板上，组成复合颚板，充分发挥高铬铸铁的高耐磨性和高锰钢的高韧性，使颚板的使用寿命得到显著提高，如表 3、4所示。
表3高锰钢镶铸高铬铸铁颚板的使用结果
| 材质 | 破碎条件 | 破碎物料 | 物料（莫氏）硬度 | 破碎量/m3 | 破碎机型号 |
| ZGMn13复合 | 粗破 | 花岗岩 | 6.5-7.0 | 300-400 1000-1500 |
PE250×400 |
| ZGMn13复合 | 细破 | 花岗岩 | 6.5-7.0 | 400-480 1500-2000 |
表4双金属粘接复合颚板使用结果
| 材质 | 装机前质量/kg | 破碎量/t | 使用时间/h | 现质量/kg | 磨损量/kg | 耐磨倍率 | 破碎物料 | 破碎机型号 |
| 高锰钢 | 动颚116 定颚90 |
290 | 216 | 动颚85.9 定颚70 |
30.1 20 |
1.0 | 花岗岩 | PE250×400 |
| 复合颚板 | 动颚114.5 定颚90.5 |
1001 | 720 | 动颚106.3 定颚78.1 |
8.15 12.4 |
3.45 |
这是提高颚板使用寿命的有效途径，但其制造工艺比较复杂，工艺要求相当严格，因此，制造难度较大，限制了这种复合颚板的应用。
3.4低合金铸钢
中碳低合金铸钢是目前应用较广泛的一种耐磨材料，主要由于其具有较高的硬度（HRC≥45）与适当的韧性相配合（αk≥15J/cm2 ），可以抵抗物料的切削作用和物料反复挤压引起的疲劳剥落，因而表现出良好的耐磨损性能。同时中碳低合金铸钢还可以通过成分和热处理工艺的调整，使硬度和韧性在较大范围内变动，以适应不同工况条件的要求。生产运行试验结果表明，成分为0.4%-0.8%C、0.7%-1.3%Si、0.7%-1.1%Mn、1.5%-2.5%Cr、0.4%-0.6%Ni、0.3%- 0.7%Mo的中碳低合金钢颚板的使用寿命比高锰钢颚板提高3倍以上， 如表5所示。
表5低合金钢颚板和高锰钢颚板使用效果比较
| 颚板类型 | 材质 | 原始质量/kg | 监测时质量/kg | 磨损量/kg | 使用寿命/月 | 破碎矿石/t | 磨耗/kg·t-1 | 相对耐磨性 |
| 动颚 | 低合金钢1 | 272 | 200 | 72 | 1.0 | 12000 | 6.0 | 3.599 |
| 低合金钢2 | 272 | 164 | 108 | 1.5 | 19000 | 5.684 | ||
| 高锰钢 | 270 | 127 | 143 | 0.6 | 6800 | 21.029 | 1.000 | |
| 定颚 | 低合金钢1 | 252 | 167 | 85 | 1.0 | 12000 | 7.083 | 3.545 |
| 低合金钢2 | 252 | 132 | 120 | 1.5 | 19000 | 6.316 | ||
| 高锰钢 | 251 | 118 | 133 | 0.5 | 5600 | 23.750 | 1.000 |
以上简要介绍了四种常用的颚板材质，此外，还有其它类型的颚板材质，如中锰球铁、马氏体球铁等，但因他们使用的较少，故在此不作介绍。
4、颚板材质选择的几点建议
综上所述，颚板在使用中承受塑变磨损和切削磨损，因此，要求使用的材质具有高硬度以抵抗塑变疲劳和切削磨损，同时具有一定的韧性以防止脆性剥落或断裂。在实际选择颚板材质时，一定要充分了解工况条件及磨损机制，合理选用颚板材质。
（1）颚式破碎机规格越大，破碎物料的块度就越大，颚板承受的冲击载荷也就越大。此时，在选择材质时，应首先考虑在保证颚板韧性的前提下提高其硬度。
（2）破碎不同的物料（如花岗岩、石英岩和石灰石），颚板材质应有所不同；而物料硬度越高，相应的颚板硬度也应越高。
（3）动板和定板受力方式与磨损机制不同，动板承受撞击力较大，因此，首先应考虑韧性；而定板由机架支撑，故可以优先考虑硬度。
（4）在选择颚板材质时，还应考虑技术经济效果，力争做到质优价廉，具有市场竞争力。同时还应考虑其工艺合理性，使生产厂易于组织生产和控制质量。