耐磨钢的知识

耐磨钢简介:
耐磨钢板是耐磨损性能强的钢铁材料的总称,耐磨钢是当今耐磨材料中用量最大的一种。耐磨钢简史耐磨钢作为一种专用钢大约始于十九世纪后半叶。高锰钢是一种碳含量和锰含量较高的耐磨钢,这个具有百余年历史的古老钢种,由于它在大的冲击磨料磨损条件下使用时具有很强的加工硬化能力,同时兼有良好的韧性和塑性,以及生产工艺易于掌握等优点,因此,目前它仍然是耐磨钢中用量最大的一种(尤其是在矿山等部门)。近几十年来,低、中合金耐磨钢的开发与应用发展很快,由于这些钢具有较好的耐磨性和韧性,生产工艺较简单,综合经济性合理,在许多工况条件下适用,而受到用户的欢迎。为了适应矿山采运机械与工程机械发展的需要,所研制的高硬度耐磨钢板,20世纪70~80年代在国际上已形成系列并标准化。这类钢是在低合金高强度可焊接钢的基础上发展起来的,它们一般采用轧后直接淬火并回火,或实行控轧、控冷工艺进行强化,可节约能源,且合金元素含量低,价格较便宜,但硬度高,耐磨,工艺性能尚可,由于具有了这些优点使这类耐磨钢板很受用户欢迎。日、英、美等国的一些钢铁公司都生产这类耐磨钢。
耐磨钢特性:
1磨损:
磨损是工件失效的主要形式之一,磨损造成了能源和原材料的大量消耗,根据不完全统计,能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。据原联邦德国技术科学部估测,原联邦德国因磨损造成的损失每年达到100亿马克。美国机械工程师学会(ASME)和美国能源发展局(ERDA)提出的一项减轻摩擦和磨损的发展计划,可使美国每年节支160亿美元,即为能源消耗的11%。据美国刊物介绍,美国几大类产品每年由于磨损所造成的损失是:飞机134亿美元,船舶64亿美元,汽车400亿美元,切削工具28亿美元。中国对摩擦和磨损所造成的损失尚缺乏全面的统计。根据中国机械部门1974~1975年的调查报告,汽车配件年耗用钢材23万t,其中2/3用于维修,而大部分是由于磨损所致。另据中国电力、建材、冶金、采煤和农机等5个部门的不完全统计,每年备件消耗钢材在150万t以上,以煤矿所用刮板输送机为例,由于中部槽磨损所造成的损失每年为1~2亿元人民币。如果再考虑到其他机械设备磨损造成的经济损失和钢材的消耗那将是很惊人的。由此可见,提高耐磨钢的质量,开发新型高性能耐磨钢,以及广泛、深入地开展钢材磨损机理的研究,以降低由于磨损造成的损失,对于国民经济建设的发展是一件具有重要意义的工作。
2材料磨损:
材料磨损对于“材料磨损”目前尚无统一的定义。一般认为磨损是物体工作表面材料在相对运动中不断破坏或损失的现象。而对于磨损的分类也有很多方法,若按磨损机制划分,可分为磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、接触疲劳磨损、冲击磨损、微动磨损等大类。在工业领域中磨料磨损和粘着磨损在工件磨损失效中占有最大比例,而冲蚀、腐蚀、疲劳、微动等磨损失效方式由于往往产生在一些重要构件的运行中,故日益受到重视。在工况条件下,往往是几种磨损形式同时或先后出现,磨损失效交互作用呈现较复杂的形式。确定工件磨损失效的类型是合理选用或研制耐磨钢的依据。另外,零、部件的磨损是一个系统工程问题,影响磨损的因素很多,它包括工作条件(载荷、速度、运动方式)、润滑条件、环境因素(湿度、温度、周围介质等)、材料因素(成分、组织、力学性能)、零件表面质量及物理化学特性等。其中每个因素的改变都可能使磨损量改变,甚至使磨损机制改变。由此可见,材料因素只是影响工件磨损的因素之一,要提高钢件的耐磨性需要从特定条件下的摩擦、磨损系统整体着手才会取得预期的效果。
耐磨钢分类:
耐磨钢种类繁多,大体上可分为高锰钢,中、低合金耐磨钢,铬钼硅锰钢,耐气蚀钢,耐磨蚀钢以及特殊耐磨钢等。一些通用的合金钢如不锈钢、轴承钢、合金工具钢及合金结构钢等也都在特定的条件下作为耐磨钢使用,由于它们来源方便,性能优良,故在耐磨钢的使用中也占有一定的比例。
耐磨钢化学成分:
中、低合金耐磨钢这类钢中通常所含的化学元素有硅、锰、铬、钼、钒、钨、镍、钛、硼、铜、稀土等。美国很多大中型球磨机的衬板都用铬钼硅锰或铬钼钢制造,其化学成分见表1。而美国的大多数磨球都用中、高碳的铬钼钢制造,其化学成分、热处理和硬度见表2。在较高温度(例如200~500℃)的磨料磨损条件下工作的工件或由于摩擦热使表面经受较高温度的工件,可采用铬钼钒、铬钼钒镍或铬钼钒钨等合金耐磨钢,这类钢淬火后,经中温或高温回火时,有二次硬化效应。表3中列举了中国用于制造球磨机衬板的硅锰、铬锰硅钼、铬锰钼系低、中合金耐磨钢的化学成分及应用范围。
耐磨钢用途:
耐磨钢广泛用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、农业机械、建材、电力机械、铁路运输等部门。例如,球磨机的钢球、衬板、挖掘机的斗齿、铲斗,各种破碎机的轧臼壁、齿板、锤头,拖拉机和坦克的履带板、风扇磨机的打击板,铁路辙叉,煤矿刮板输送机用的中部槽中板、槽帮、圆环链,推土机用铲刀、铲齿,大型电动轮车斗用衬板,石油和露天铁矿穿孔用牙轮钻头等等,以上所列举的还主要限于属于经受磨料磨损的耐磨钢的应用,而各种各样的机械中凡是有相对运动的工件问,皆会产生各种类型的磨损,都会有提高工件材料耐磨性的要求或要求采用耐磨钢,这方面的例子则不胜枚举。矿石和水泥磨机中使用的研磨介质(球、棒和衬板)是消耗量很大的钢铁磨损件。在美国,磨球大多数是用碳素钢和合金钢锻造或铸造的,它们占磨球总消耗量的97%。在加拿大,消耗的磨球中钢球占81%。据80年代末统计,中国每年消耗磨球约80~100万t,全国磨机衬板的年消耗量近20万t,这其中绝大多数为钢制品。中国煤矿用刮板输送机中部槽每年要消耗6~8万t钢板。
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