调质型耐磨钢

执行标准:GBT 24186-2022工程机械用高强度耐磨钢板和钢带 应用行业:矿料、石料破碎机的衬板、叶片装载机、推土机、挖掘机铲斗板、侧刃板、斗底板和刀片除尘器衬板、旋风收尘器、选粉机叶片和导向叶片

耐磨合金钢发展历史

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。20世纪80年代以来,随着我国经济和科技的高速发展,我国耐磨合金钢的研究、开发、制造和应用获得了很大的发展。


耐磨合金钢执行标准

现行标准:GB/T 24186-2022工程机械用高强度耐磨钢板和钢带是一类用于磨损工况的特殊性能钢,其主要特征是在磨损条件下具有较高的强度、硬度韧性和耐磨性。严格地说,耐磨锰钢也属于耐磨合金钢,考虑到国内外耐磨材料行业常将耐磨锰钢单列为一类。


耐磨合金钢,耐磨合金钢定义及分类

耐磨合金钢应用于有一定冲击载荷的磨料磨损工矿条件,它是指为满足特定的性能要求而有目的的加入其它元素的钢材。如为提高强硬度、韧性淬透性及各项综合性能指标而加入的元素称为合金元素。淬火的有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜(Cu)、硅(Si)、锰(Mn)、钒(V)、钛(Ti)、稀土(Re)、钨(W)、硼(B)甚至有些有害元素在特定环境条件下为满足特别需求,亦可称为合金元素,如硫(S)、磷(P)等,耐磨合金钢大致分为奥氏体锰钢、中铬钢、低合金钢和石墨钢五大类,分别适用不同工矿条件。


耐磨低合金钢定义,主要品种、性能及应用
在耐磨合金钢中,合金元素总量(Fe、C及有害元素和隐存元素)不得高于5%即称为低合金钢(5-10%为中合金钢,10-15%为高锰钢),低合金钢的力学性能特别是硬度和韧性可以在很大的范围内调整,可根据不同的使用条件,将强度、冲击韧度和耐磨性能综合考虑和匹配。只要不因脆性而引起断裂,其耐磨性随硬度的提高而增强。
通常低合金耐磨钢以高强韧性、高硬韧性著称。其强度和硬度高于耐磨锰钢而在非大冲击磨损工况可替代锰钢;其塑、韧性高于耐磨铸铁,而在一定冲击载荷的磨损工况,使用寿命高于耐磨铸铁。
耐磨刚加入合金元素的主要目的在于提高淬透性、强度、韧度和耐磨性。最常用的添加元素是Mo、Cr、Mn、Ni、和Si等。

耐磨低合金钢的铸造、焊接性能与其它低合金钢相似,碳量高时焊接性能较差。低合金耐磨钢,可按热处理和含碳量分类。


水淬热处理合金马氏体耐磨钢
W(C)=0.2%-0.35%的多元低合金钢,经水淬和回火处理,硬度高,耐磨性好,具有较好的强韧性配合,使用中不易变形和断裂,广泛应用于挖掘机、装载机及拖拉机的斗齿、履带板,中小型颚板、板锤、锤头,球磨机衬板等。 2.油淬、空淬热处理低合金马氏体耐磨钢
W(C)>0.35%的多元低合金钢,依不同的合金含量经油淬(或空淬)热处理并回火处理后,可得到强韧性较好、硬度高、耐磨性好的马氏体钢,用于球磨机衬板,中小型颚板、锤头、板锤等。但这类钢的韧度低于前述W(C)=0.20%-0.35%水淬热处理的低合金马氏体钢,因此其应用时必须考虑工况的冲击载荷。

几种油淬或空淬的高强度马氏体铸钢的化学成本、硬度与特性见表4(略),力学性能见表5(略),国外典型的油淬高强度铬钼马氏体耐磨钢的化学成本见表6(略)。


正火热处理低合金珠光体耐磨钢
W(C)=0.55%-0.9%的高碳铬锰钼钢,经正火和回火热处理可得到珠光体基体。铬锰珠光体耐磨钢具有好的韧度和抗冲击疲劳性能,高的加工硬化能力;并因只含有较少的不昂贵的合金元素且不需经过复杂的热处理而具有较低的生产成本。
高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢用于一定冲击载荷的磨料磨损工况,如E型磨煤机的空心魔球及球磨机衬板。较典型的牌号是ZG85Cr2MnMo, ≥800MPa, ≥500MPa, ≥1%。有代表性的高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢的化学成分与力学性能见表7(略)。

铬钼珠光体耐磨钢衬板与高锰钢、铬钼马氏体耐磨钢衬板在φ2.7m钼矿球磨机中耐磨性对比试验见表8(略)和表9(略)。从中可见铬钼珠光体耐磨钢衬板的使用寿命高于高锰钢,低于555-601HBW的铬钼马氏体耐磨钢衬板;即使珠光体钢衬板硬度较低但使用寿命高于480℃回火的马氏体耐磨钢衬板。


耐磨碳钢
碳钢的耐磨性主要是借表面硬化而获得的。W(C)>0.35%的碳钢,通常采用表面感应淬火或火焰淬火;低碳钢则可用渗碳、渗氮或碳氮共渗等工艺提高耐磨性。随着硬度的提高,其耐磨性也相应增强。
在耐磨碳钢中,W(C)=0.4%-0.70%的碳钢占有重要地位,美国的铸钢火车轮就是用W(C)=0.4%-0.70%的碳钢制造的。

5.铸造石墨钢是超高碳共析钢,经过适当的热处理后,一部分碳以石墨的形式析出,因而具有铸钢和铸铁的综合性能。由于存在游离石墨,这种钢是一种耐磨擦磨损的结构材料。现石墨钢多用于制造冶金轧辊,如初轧或粗轧作业的轧辊,因为少量的石墨可以提高轧辊的抗热裂性能和抗氧化铁皮粘附性能。


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内容扩展

牌号表示方法:钢板牌号由代表生产厂家、用途、硬度及质量等级等四个部分按顺序组成,例如:WNM400A,WNM400B等

符号:W-----表示舞阳钢铁有限责任公司的“舞”字汉语拼音的首位字母;

NM----表示***用途的“耐”和“磨”字汉语拼音首位字母;

A、B--分别为质量等级,同时A代表钢板不做冲击,B代表钢板做20度常温冲击;

钢板采用齐边轧制,切头尾,不切两纵边,其切边余量按正常切边板控制。

钢板其余的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709。





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