[发明专利]一种低合金高耐磨铸钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种在冲击作用下使用的耐磨铸钢制造技术，特别涉及一种低合金高耐磨铸钢。 

 

背景技术

磨损是工业领域和日常生活中常见的现象，也是造成材料和能源损失的一个重要原因，这一古老而又复杂的问题一直是人们关注的焦点之一。磨损是材料主要失效形式之一，它所造成的经济损失是十分巨大的。如美国80年代公布的数字，每年由于磨损而造成的损失高达十亿美元，前苏联由于磨损造成的损失，每年达120亿卢布，联邦德国因摩擦磨损造成的损失每年超过100亿的西德马克。目前我国尚缺乏全面的统计，但各方面的报导表明，由于材料的耐磨性较差，我国大量基础零件的磨损寿命大幅度低于国外发达国家产品的水平，因此直接或间接经济损失是十分惊人的。仅在冶金、能源、矿山、建材等行业的不完全统计，以破碎物料为例。每年需要消耗磨球120万吨，衬板40万吨。折合人民币约七十多亿元。因此如何提高耐磨件的使用寿命。开发新型耐磨材料已成为国内外研究和生产部门急需解决的重大课题。目前，我国的矿山、煤矿、油田、电力等行业生产中，国外先进的矿用工程机械占有较大比例。据统计，每年需要从国外进口补充的耐磨备件就达100万吨，相当于15-20亿元。因此，研究新型耐磨材料，实现进口耐磨配件的国产化具有重要的社会和经济意义。

由于摩擦磨损的复杂性，至今尚未找到一种理想的抗磨材料。目前国内外使用最的抗磨材料大体上分为如下三类：铸造高锰钢、合金耐磨钢、铸造白口铸铁等。

高锰钢抗磨材料：高锰钢大致的成分范围为0.9-1.2% Fe，11-14% Mn，0.3-1.0 % Si，己有百余年的发展历史，一直延用至今。铸造高锰钢水韧处理后组织为单相奥氏体，具有较低的强度和其它铸造材料无法比拟的高冲击韧度值。关于高锰钢的抗磨机理众说纷坛，主要有以下三种观点：(1)冷作硬化作用。高锰钢在外力作用下发生强烈的冷作硬化，表面硬度急剧增加。2)应力诱发马氏体相变硬化。高锰钢在应力作用下。表层发生马氏体转变，形成马氏体，硬度由当初的HB220提高到HB600。(3)通过加入合金元素沉淀硬化热处理折出弥散分布的碳化物，提高其耐磨性。尽管在试验条件下，不至一次地发现了高锰钢表面在磨损后发生马氏体，但实际生产条件下很少有这样的结果。高锰钢如果加工硬化作用不能充分发挥，如在低应力状态下使用，耐磨性较低，甚至不如一般的碳钢或合金钢。目前人们研究改性的高锰钢，如超高锰合金钢，弥散硬化高锰钢，微合金化高锰钢等，力图提高高锰钢的屈服强度及耐磨性。

除高锰之外，主要有低、中合金耐磨钢及高合金耐磨钢：加入的合金元素主要有硅、锰、铬、钼、钒、钨和镍等。这些合金元素的主要作用之一是提高淬透性及淬硬性，这类钢可以通过不同的热处理获得所需要的性能。目前国内外发展起来的耐磨合金，可分为Cr-Mo系、Cr-Mo-Si-Mn系、Cr-Mo-V系、Cr-Mo-W-V系、Cr-Ni-Mo系及Cr-Mn-Si-Ni系等，均属于中、高碳低合金钢及高合金钢系列。Cr-Mo系钢和Cr-Mo-Si-Mn系钢多用于制造球磨机的衬板、格子板、磨球以及挖掘机斗齿等，Cr-Mo-V系钢及Cr-Mo-W-V系钢主要用于高温磨料磨损下工作的耐磨件，如在电厂送煤设备中的螺旋喂煤器及水泥厂所用的料板、破碎设备颚板及其板锤等。Cr-Ni-Mo系钢多用于制造挖掘机、装载机、电铲等铲齿等，如近年来美国所生产的铲斗的铲齿，有90％以上是用Cr-Ni-Mo钢或Cr-Mo钢的回火马氏体组织制造。中、高合金耐磨钢大多用于有腐蚀介质或流体冲刷工况的磨料磨损。合金耐磨钢有较高的硬度和耐磨性，良好的韧性、破断抗力和对热处理的敏感性，是目前抵抗中、低冲击应力下很有发展前途的抗磨材料，但由于其合金含量较高，加入较多的贵重元素，成本很高，一定程度限制了其使用。

白口铸铁：白口铸铁是当代最优异的耐磨材料之一。一般认为白口铸铁的发展经历了三代，第一代是普通白口铸铁，第二代是镍硬白口铸铁，第三代是高铬白口铸铁。白口铸铁主要用于承受低应力擦伤磨损，高应力碾研磨损和某些冲击负荷较小的凿削和冲刷磨损零件，应用受到限制。