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金屬耐磨材料研究現狀
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【概要(yao)描述】金屬耐磨襯板材(cai)料既有(you)塑性(xing)材(cai)料,也有(you)脆硬材(cai)料,目前大量應用的(de)有(you)以下幾種。
金屬耐磨材料研究現狀
【概要描述】金屬耐磨襯板(ban)材(cai)料(liao)既有塑性材(cai)料(liao),也(ye)有脆硬(ying)材(cai)料(liao),目前大量應用的有以下幾種。
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金屬耐磨襯(chen)板材(cai)料既(ji)有(you)(you)塑性材(cai)料,也有(you)(you)脆硬材(cai)料,目前大量應(ying)用(yong)的有(you)(you)以下幾種。
(1)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)耐磨錳(meng)鋼(gang)(gang)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)錳(meng)鋼(gang)(gang)以(yi)高韌性、易加工硬化著稱(cheng)。日(ri)(ri)前,內外(wai)生(sheng)產和(he)應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)錳(meng)鋼(gang)(gang)仍以(yi)Mnl3系列(lie)為主,其化學成分(fen)為:=1.0%~1.4%、=11%~14%,經1000~1050%水韌處理,可獲得單一奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。迄今在(zai)大(da)沖擊載荷磨料磨損工況(如圓(yuan)錐(zhui)式破(po)(po)碎(sui)機軋臼壁和(he)破(po)(po)碎(sui)壁、旋回(hui)式破(po)(po)碎(sui)機襯板(ban)、大(da)中型(xing)顆式破(po)(po)碎(sui)機顆板(ban)、大(da)型(xing)錘式破(po)(po)碎(sui)機錘頭,以(yi)及(ji)大(da)中型(xing)濕式礦山球磨機襯板(ban))下仍主要選用(yong)(yong)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)錳(meng)鋼(gang)(gang)。日(ri)(ri)本(ben)等一些國家較(jiao)推崇屈服(fu)強度和(he)耐磨性較(jiao)高的(de)(de)Mnl3Cr2耐磨鋼(gang)(gang)。我國20世紀(ji)50~60年代幾乎把高錳(meng)鋼(gang)(gang)作為萬能(neng)的(de)(de)耐磨材料使(shi)用(yong)(yong),但在(zai)生(sheng)產實踐中發現,只有(you)在(zai)沖擊大(da)、應(ying)力高、磨料硬的(de)(de)情況下,高錳(meng)鋼(gang)(gang)才(cai)耐磨,而(er)且其屈服(fu)強度低,易于變形。
近(jin)年來(lai),奧氏體(ti)錳(meng)鋼(gang)的(de)(de)技術進步(bu)主要表現(xian)在(zai)(zai)(zai)生產過程中嚴格控制(zhi)影響(xiang)性能的(de)(de)Si、P含量(liang)(liang),特別是對含P量(liang)(liang)的(de)(de)限(xian)制(zhi);另外為(wei)減少(shao)鑄造高(gao)(gao)錳(meng)鋼(gang)的(de)(de)夾渣、柱狀晶(jing)和(he)(he)晶(jing)粒粗(cu)大現(xian)象,V、、NI)和(he)(he)RE等微量(liang)(liang)元素也常被加入高(gao)(gao)錳(meng)鋼(gang)。被稱為(wei)超(chao)高(gao)(gao)錳(meng)鋼(gang)的(de)(de)Mnl7(Mnl8)和(he)(he)Mn25等有(you)利于解(jie)決厚大斷面錳(meng)鋼(gang)液韌處(chu)理后(hou)內部易出現(xian)碳化物(wu)而降低(di)(di)韌性的(de)(de)問題,也利于解(jie)決錳(meng)鋼(gang)件低(di)(di)溫工(gong)(gong)況使用(yong)可(ke)能脆斷的(de)(de)問題。但在(zai)(zai)(zai)大沖擊載(zai)荷(he)磨料磨損工(gong)(gong)況下超(chao)高(gao)(gao)錳(meng)鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)磨性和(he)(he)性價比,以/6乏相(xiang)關的(de)(de)Mn、C和(he)(he)Mn/C選擇,特別在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)應力磨損下的(de)(de)低(di)(di)壽命等關鍵問題,還(huan)有(you)待深(shen)人研(yan)究(jiu),以及(ji)在(zai)(zai)(zai)不同工(gong)(gong)況條件下廣泛應用(yong)的(de)(de)實踐驗證。
(2)鉻(ge)(ge)(ge)系(xi)白口(kou)鑄(zhu)鐵(tie)國(guo)(guo)外耐磨(mo)白口(kou)鑄(zhu)鐵(tie)的發展分為普通白口(kou)鑄(zhu)鐵(tie)、鎳硬鑄(zhu)鐵(tie)和(he)高鉻(ge)(ge)(ge)白鑄(zhu)鐵(tie)3個階段(duan),鉻(ge)(ge)(ge)系(xi)白口(kou)鑄(zhu)鐵(tie)目前仍是國(guo)(guo)內外耐磨(mo)鑄(zhu)鐵(tie)的主流(liu)。Crl5、Cr20、Cr26系(xi)列高鉻(ge)(ge)(ge)耐磨(mo)鑄(zhu)鐵(tie)在(zai)(zai)美(mei)國(guo)(guo)、日本和(he)我(wo)國(guo)(guo)均已大批(pi)量(liang)生(sheng)產和(he)應(ying)用(yong)。我(wo)國(guo)(guo)在(zai)(zai)高鉻(ge)(ge)(ge)鑄(zhu)鐵(tie)基礎上又研究了中鉻(ge)(ge)(ge)硅(gui)耐磨(mo)鑄(zhu)鐵(tie)和(he)適于鑄(zhu)態應(ying)用(yong)的低鉻(ge)(ge)(ge)耐磨(mo)鑄(zhu)鐵(tie),并已批(pi)量(liang)生(sheng)產和(he)工業應(ying)用(yong)。
高(gao)鉻鑄鐵(tie)凝固后的(de)組織為(Fe,Cr)C型碳化物和相,當基(ji)體(ti)(ti)全(quan)部為馬氏(shi)體(ti)(ti)時,這(zhe)種(zhong)合(he)金的(de)耐磨(mo)性能(neng)最好(hao),如(ru)果基(ji)體(ti)(ti)中存在殘(can)余奧氏(shi)體(ti)(ti),通(tong)常要進行(xing)熱(re)處(chu)理;低鉻合(he)金白(bai)口鑄鐵(tie)與普通(tong)白(bai)El鑄鐵(tie)相比,碳化物的(de)穩(wen)定性更好(hao)。鉻系白(bai)口鑄鐵(tie)的(de)研(yan)究中,往(wang)往(wang)被認為越(yue)硬越(yue)耐磨(mo)。實際上,盲目地(di)追求硬度(du)并(bing)不一定能(neng)取(qu)得理想的(de)效果,反而會使成本大幅度(du)提(ti)高(gao),造成浪費。有(you)試驗(yan)表明,高(gao)鉻鑄鐵(tie)在接近90。角(jiao)沖蝕(shi)磨(mo)損時,其耐磨(mo)性還不如(ru)20鋼(gang)。
(3)奧(ao)貝(bei)球(qiu)(qiu)鐵(tie)(tie)系列耐磨鑄鐵(tie)(tie)貝(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)一馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)耐磨球(qiu)(qiu)鐵(tie)(tie)是(shi)通過等(deng)溫淬火熱處(chu)理或加入(ru)合金元素,使(shi)基體(ti)(ti)轉變為貝(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)一鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上(shang)分(fen)布著殘(can)余奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的組織,具(ju)有(you)強度(du)高、塑性好,以(yi)及彎曲(qu)疲(pi)勞和接觸疲(pi)勞等(deng)動載性能高的優點,在(zai)國(guo)內(nei)外已被用(yong)(yong)于(yu)齒(chi)輪、凸輪軸(zhou)、汽車牽引(yin)鉤等(deng)易磨損件。我國(guo)對奧(ao)貝(bei)球(qiu)(qiu)鐵(tie)(tie)的應用(yong)(yong)還限(xian)于(yu)中低檔產(chan)品,還沒有(you)達到(dao)產(chan)業化生產(chan)的水平,主要(yao)是(shi)在(zai)鐵(tie)(tie)路(lu)貨車斜楔鐵(tie)(tie)、曲(qu)軸(zhou)等(deng)結構件,以(yi)及磨球(qiu)(qiu)、錘頭等(deng)抗磨件生產(chan)上(shang)應用(yong)(yong),并在(zai)制作(zuo)貝(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)球(qiu)(qiu)墨鑄鐵(tie)(tie)管、襯板(ban)、齒(chi)輪和軋輥(gun)等(deng)方面進行了一定的研(yan)究和應用(yong)(yong)。
(4)鋼鐵(tie)耐磨(mo)(mo)(mo)復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)鋼鐵(tie)基耐磨(mo)(mo)(mo)復(fu)合材(cai)(cai)料(liao)是(shi)以鋼為粘結金(jin)屬,以難熔(rong)金(jin)屬碳化(hua)(hua)物作(zuo)硬(ying)質(zhi)(zhi)相的(de)(de)(de)結合材(cai)(cai)料(liao),在一些(xie)嚴酷的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)損工況中得到了工業應用(yong)。其組織(zhi)特(te)點是(shi)微細硬(ying)質(zhi)(zhi)晶粒均勻分散于(yu)鋼基體中,兼有硬(ying)質(zhi)(zhi)化(hua)(hua)合物的(de)(de)(de)硬(ying)度、耐磨(mo)(mo)(mo)性(xing),以及鋼的(de)(de)(de)強(qiang)度和韌性(xing),處于(yu)普通硬(ying)質(zhi)(zhi)合金(jin)和鋼的(de)(de)(de)中間地位。但粘結劑最常使用(yong)的(de)(de)(de)添加元素有鎳、鉻等稀缺金(jin)屬,且需(xu)要粉末冶金(jin)方法、浸(jin)漬法、熱(re)(re)壓法、熱(re)(re)等靜(jing)壓法、噴射成(cheng)形法、混合攪拌(ban)鑄造(zao)法及等離(li)子熔(rong)融(rong)粉末法等加工方法制備。
(5)中低(di)合(he)金(jin)(jin)耐磨鋼(gang)具有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐磨性(xing)(xing)組(zu)(zu)織,能(neng)(neng)提供較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度和(he)足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing)。研究結果表明:①板(ban)條馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)在(zai)準解(jie)理斷(duan)(duan)裂(lie)時有(you)較(jiao)(jiao)小的(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)(duan)裂(lie)單(dan)(dan)元和(he)較(jiao)(jiao)多的(de)(de)(de)(de)(de)撕裂(lie)等而(er)(er)消耗斷(duan)(duan)裂(lie)功,從而(er)(er)提高了韌(ren)性(xing)(xing)。②下(xia)貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)以不同位向的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)板(ban)條為(wei)最小斷(duan)(duan)裂(lie)單(dan)(dan)元,其韌(ren)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)相同硬(ying)(ying)度的(de)(de)(de)(de)(de)回火馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)高。③殘余奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)存(cun)在(zai)于(yu)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)或(huo)下(xia)貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織中,能(neng)(neng)使應力(li)松馳,阻礙裂(lie)紋擴展,材料(liao)斷(duan)(duan)裂(lie)時吸收(shou)能(neng)(neng)量(liang)增加(jia),而(er)(er)使韌(ren)性(xing)(xing)改善。④細小彌散分布的(de)(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物對耐磨性(xing)(xing)有(you)利。 中低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)中淬硬(ying)(ying)態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)織有(you)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(板(ban)條狀(zhuang)、片狀(zhuang))、貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)、殘余奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和(he)碳化(hua)物,可(ke)以獲得(de)上述組(zu)(zu)織。這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元素含量(liang)(質量(liang)分數)較(jiao)(jiao)低(di),一般低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)為(wei)3%~15%,中合(he)金(jin)(jin)鋼(gang)為(wei)6%~18%,而(er)(er)且(qie)所加(jia)合(he)金(jin)(jin)元素國內(nei)資源豐富,易于(yu)推廣應用(yong);具有(you)較(jiao)(jiao)高硬(ying)(ying)度,足夠(gou)韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng),在(zai)硬(ying)(ying)度>50HRC的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),韌(ren)性(xing)(xing)。值可(ke)達20~40J/cm,可(ke)在(zai)較(jiao)(jiao)大范圍內(nei)控制(zhi)硬(ying)(ying)度和(he)韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)匹配關系(xi),在(zai)各類(lei)(lei)磨料(liao)磨損工(gong)況條件下(xia)均(jun)可(ke)獲得(de)較(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐磨性(xing)(xing),有(you)廣闊的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)前(qian)景(jing)和(he)推廣意義(yi)。
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