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　　中鉻合金耐磨鋼出廠狀態(tài)、相關參數(shù)和注意事項

　　

　　簡介

　　

　　耐磨鋼作為一種專用鋼大約始于十九世紀后半葉。1883年英國人哈德菲爾德(R0.A0.Hadfield)首先取得了高錳鋼的專利，至今已有100多年的歷史，高錳鋼是一種碳含量和錳含量較高的耐磨鋼，這個具有百余年歷史的古老鋼種，由于它在大的沖擊磨料磨損條件下使用時具有很強的加工硬化能力，同時兼有良好的韌性和塑性，以及生產(chǎn)工藝易于掌握等優(yōu)點，因此，目前它仍然是耐磨鋼中用量大的一種(尤其是在礦山等部門)。近幾十年來，低、中合金耐磨鋼的開發(fā)與應用發(fā)展很快，由于這些鋼具有較好的耐磨性和韌性，生產(chǎn)工藝較簡單，綜合經(jīng)濟性合理，在許多工況條件下適用，而受到用戶的歡迎。為了適應礦山采運機械與工程機械發(fā)展的需要，所研制的高硬度耐磨鋼板，20世紀70～80年代在國際上已形成系列并標準化。這類鋼是在低合金高強度可焊接鋼的基礎上發(fā)展起來的，它們一般采用軋后直接淬火并回火，或實行控軋、控冷工藝進行強化，可節(jié)約能源，且合金元素含量低，價格較便宜，但硬度高，耐磨，工藝性能尚可，由于具有了這些優(yōu)點使這類耐磨鋼板很受用戶歡迎。日、英、美等國的一些鋼鐵公司都生產(chǎn)這類耐磨鋼。

　　

　　分類

　　

　　耐磨鋼種類繁多，大體上可分為高錳鋼，中、低合金耐磨鋼，鉻鉬硅錳鋼，耐氣蝕鋼，耐磨蝕鋼以及特殊耐磨鋼等。一些通用的合金鋼如不銹鋼、軸承鋼、合金工具鋼及合金結構鋼等也都在特定的條件下作為耐磨鋼使用，由于它們來源方便，性能優(yōu)良，故在耐磨鋼的使用中也占有一定的比例。

　　

　　化學成分

　　

　　中、低合金耐磨鋼這類鋼中通常所含的化學元素有硅、錳、鉻、鉬、釩、鎢、鎳、鈦、硼、銅、稀土等。美國很多大中型球磨機的襯板都用鉻鉬硅錳或鉻鉬鋼制造，耐磨鋼板化學成分見表1。而美國的大多數(shù)磨球都用中、高碳的鉻鉬鋼制造，其化學成分、熱處理和硬度見表2。在較高溫度(例如200～500℃)的磨料磨損條件下工作的工件或由于摩擦熱使表面經(jīng)受較高溫度的工件，可采用鉻鉬釩、鉻鉬釩鎳或鉻鉬釩鎢等合金耐磨鋼，這類鋼淬火后，經(jīng)中溫或高溫回火時，有二次硬化效應。表3中列舉了中國用于制造球磨機襯板的硅錳、鉻錳硅鉬、鉻錳鉬系低、中合金耐磨鋼的化學成分及應用范圍。

　　

　　表1鉻鉬硅錳鋼的化學成分

　　

　　表2制造磨球的鉻鉬鋼的化學成分

　　

　　表3中國低、中合金鋼球磨機襯板的化學成分

　　

　　鉻鉬釩錳鋼高碳鉻鉬釩錳鋼在用于制造水泥磨機粗磨倉襯板時表現(xiàn)出較高的耐磨性。這類鋼的化學成分及磨料磨損試驗結果見表4。表中以奧氏體高錳鋼的耐磨性為1，比較各種成分鋼的相對耐磨性。

　　

　　表4高碳鉻鉬錳釩鋼的化學成分及相對耐磨性

　　

　　應用

　　

　　耐磨鋼廣泛用于礦山機械、煤炭采運、工程機械、農業(yè)機械、建材、電力機械、鐵路運輸?shù)炔块T。例如，球磨機的鋼球、襯板、挖掘機的斗齒、各種破碎機的軋臼壁、齒板、錘頭，拖拉機和坦克的履帶板，鐵路轍叉，煤礦刮板輸送機用的中部槽中板、槽幫、圓環(huán)鏈，推土機用鏟刀、鏟齒，大型電動輪車斗用襯板，石油和露天鐵礦穿孔用牙輪鉆頭等等，以上所列舉的還主要限于屬于經(jīng)受磨料磨損的耐磨鋼的應用，而各種各樣的機械中凡是有相對運動的工件問，皆會產(chǎn)生各種類型的磨損，都會有提高工件材料耐磨性的要求或要求采用耐磨鋼，這方面的例子則不勝枚舉。礦石和水泥磨機中使用的研磨介質(球、棒和襯板)是消耗量很大的鋼鐵磨損件。在美國，磨球大多數(shù)是用碳素鋼和合金鋼鍛造或鑄造的，它們占磨球總消耗量的97%。在加拿大，消耗的磨球中鋼球占81%。據(jù)80年代末統(tǒng)計，中國每年消耗磨球約80～100萬t，全國磨機襯板的年消耗量近20萬t，這其中絕大多數(shù)為鋼制品。中國煤礦用刮板輸送機中部槽每年要消耗6～8萬t鋼板。

　　

　　生產(chǎn)工藝

　　

　　耐磨鋼都是用電爐或轉爐冶煉的，產(chǎn)品以鑄件為多，近年來，鍛、軋等熱加工材正在增多。在一般機械中使用的耐磨鋼件的生產(chǎn)方法與其他工件并沒有太大的區(qū)別，只是在熱處理工藝或表面處理工藝方面應有所要求，以達到保證耐磨性的需求。對于那些材質冶金純凈度顯著影響耐磨性的鋼件應采取精煉措施，并對有害雜質和氣體提出限量要求。除基體外第二相的數(shù)量、形狀和分布往往對鋼件的耐磨性能有重大影響，此時需要從鋼的化學成分設計、冶煉、熱加工、熱處理(含熱機械處理)等等方面統(tǒng)籌考慮，以便從冶金因素方面力爭達到提高耐磨性的要求。

　　

　　表面強化技術

　　

　　磨損是發(fā)生在工件表面的過程，因此，強化工件表面就顯得十分重要。鋼的表面強化技術有著悠久的歷史，例如，滲碳技術至少可以追溯到兩干多年前中國的漢朝，而一千多年前的中國史書中已有關于碳氮共滲工藝的記載。近幾十年來，各種各樣的表面強化技術與裝備發(fā)展迅速，采取必要的表面強化及表面改性措施，不僅可以節(jié)約大量的原材料，而且可以賦予工件表面層以各種特殊的、作為整體材料難以得到的組織結構與性能，從而取得優(yōu)異的耐磨性能和巨大的經(jīng)濟效益。如今，表面強化技術已成為耐睹鋼(包括耐磨材料)的研究與應用的一個重要發(fā)展方向。

　　

　　工藝發(fā)展

　　

　　近年來鋼鐵材料的表面強化(潤化)技術發(fā)展很快，有關新技術、新工藝層出不窮，針對不同需要可以選擇不同的表面強化技術來提高鋼件在各種類型磨損條件下的耐磨性，以價格較低廉的基體材料制作工件取代昂貴的合金鋼。滲碳、碳氮共滲、滲氮等工藝目前仍然是強化機械零件的主要措施，采用共滲、復合滲、滲硼、滲金屬、噴焊、堆焊、氣相沉積、電刷鍍、離子注入等工藝在不同機件的各種工況條件下都取得了提高耐磨性的明顯效果。此外，鑄滲、復合鑄造等鑄造工藝在耐磨鋼件的制造中也有應用。

　　

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