金属耐磨材料

金属耐磨材料随着国民经济的深入发展，新技术，新设备，新材料越来越为人们所关注。据我国冶金、建材、电力、农机、煤炭等五个系统的统计加上机械部门汽车、拖拉机、工程机械的不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上。那么，何谓耐磨材料？又有哪些材料属于金属耐磨材料呢？笔者将会细细道来。一、耐磨材料简介耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，亦是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。材料的耐磨性不仅取决于材料的硬度 hm,而且最重要的决定于材料的硬度 hm 和磨料的硬度 ha 的比值，当 hm/ha 的比值超过一定值后，其磨损量便会迅速降低。当 hm/ha 比值0.5-0.8 时为软磨料磨损，此时增加材料的硬度，便会迅速提高材料的耐磨性。二、金属耐磨材料种类经过改革开放30多年的风雨洗礼，针对我国设备磨损的具体工作条件和国内资源情况，我国广大科技工作者与生产实践相结合，研制出了多种新型耐磨材料。大体分两大类:耐磨钢和耐磨铸铁；四大系列:改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列；高、中、低碳耐磨合金钢系列；铬系抗磨白口铸铁系列；锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁等。1.1高锰钢(highmanganesesteel)高锰钢ZGMnl3作为历史最悠久的一种耐磨材料，范指含锰量在10%以上的合金钢。这类钢含孟量为10%15%,碳含量一般为0.90%1.50%，大部分在1.0%以上。其化学成分为(%):C0.901.50Mn10.0-15.0Si0.30-1.0S0.05P0.35%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，其而磨性也相应增强。在而磨碳钢中，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。2.3超高碳共析钢超高碳共析钢当属铸造石墨钢，即经过适当的热处理后，其中的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，这种钢是一种而磨擦磨损的结构材料。现今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。3.1铬系抗磨白口铸铁铬系抗磨白口铸铁系列按照铬含量的多少分为低铬、中铬、高铬、镍硬抗磨白口铸铁。其主要零部件有磨球、衬板、锤头,高铬渣浆泵过流件,以及高铬铸铁与钢双金属复合铸造衬板、磨辊、轧辊等，为提高高铬白口铸铁的耐磨性和使用可靠性，在高铬铸铁中加3%5%的钒,形成高硬度的VC星型碳化物。3.11高铬铸铁高铬铸铁的耐磨性最好，应用最广。如中小型磨机衬板，小型破碎机锤头和板锤，立磨辊和磨盘等，大型磨机前配置了滚压机后，高铬铸铁即可扬长避短，充分发挥其优异的耐磨性，衬板使用寿命可达8年以上。3.12低铬铸铁低铬铸铁的硬度、韧性均大大低于高铬铸铁，主要应用于细磨仓衬板，虽然生产成本低，但应用范围窄，综合性能和抗磨指标一般。3.13镍硬铸铁镍硬铸铁主要应用于立磨辊和磨盘，由于其硬度韧性均逊于高铬铸铁，生产成本偏高，已逐渐退出耐磨材料市场。3.14中铬铸铁中铬铸铁仅用于铸球，随着铬含量降低，既降低了生产成本，又满足球的破碎率指标，市场中仍称之为高铬球。4.1锰系、硼系抗磨白口铸铁锰系白口铸铁分中锰(5%6%),高锰(7%11%)两类。类似的，硼系白口铸铁分高碳低硼和低碳高硼两类,采用不同热处理工艺,得到相应的性能，曾由日本专家提出加硼改变高铬铸铁的碳化物形态,少量硼形成高硬度的硼化物,显著提高其抗磨白口铸铁的耐磨性。国内宁国耐磨材料厂研制Cr26BW高铬耐磨铸铁，也取得良好效果。前苏联高铬锰白口铸铁5%312%C,1210%1510%Cr,315%510%Mn)淬透性可达200mm,硬度HRC6063,可用于制造泵件和磨机衬板。4.2马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁球墨铸铁具有优良的力学性能，且具有良好的耐磨性和抗冲击疲劳性能。自20世纪40年代研制成功以来,世界球铁产量已达百万吨以上,在汽车、农机和建材等部门得到了广泛应用。近年来许多单位研制出马氏体基体、奥贝基体、马贝基体的磨球、衬板,在建材、电力行业应用取得良好效果。我国自行开发的低合金白口铸铁,成本低,性能良好,在中、小冲击负荷下取得良好效果。三、结论经比较，可得出：铸铁中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁,而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位；马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用。