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低合金马氏体耐磨钢

2016年12月20日 17:13  点击:[]

自从人们看到高锰钢的缺点后,各个材料研究机构都致力于低合金钢的开发,从而形成一个庞大的毓。虽然种类很多,但一般都是采用低含量的多元合金综合强化得到马马氏体组织(有进也有部分贝氏体组织),可以在较大范围内控制它的硬度与韧性的匹配关系,在激烈的冲击下也可以得到明显的冷作硬化。由于初始硬度高、在中低冲击力下也有很好的耐磨性,并且它的工艺性能也好。采用微量元素变质和针对性热处理工艺后,它的韧性可以更进一步地提高。这一系列材料,我国是由Si、Mn钢加铬钼发展起来的,美国是由铬、钼钢加Si、Mn发展起来的,两者殊途同归。

低合金钢的热处理是相当重要的一环,当用的淬火介质不同(水、空气、油等),性能也有差异。举例说明如下。

1、ZG30Cr2MnSiMoTi耐磨钢,此钢由于碳含量比较低,韧性较好,可用作水泥磨头仓衬板、磨球、齿板、锤头等耐磨件,耐磨性能比高锰钢高。其热处理工艺与机械性能见表6,其中淬火介质为水。

表6热处理工艺及机械性能

淬火温度

(oC)

时间

(小时)

回火温度(oC)

时间

(小时)

机械性能

σs

σb

δ

Ψ

HRC

920

4

250-300

3

1.53

1.7261

6.5

23

50

此钢的耐磨性比Mn13略好,用MLD—10型冲击磨损试验如模拟现场的工况条件做耐磨性试验,结果见表7。

表7耐磨性

钢 种

磨 损 量

耐 磨 性

85Cr2Mo

ZGMn13

ZGMn9

30Cr2MnSiMoTi

0.2018

0.1971

0.2085

0.1906

4.9554

5.736

4.8662

5.2466

2、ZG40CrMnSiMoRe耐磨钢经淬火,低温回火后,具有很高的强度,硬度和足够的韧性。该钢的淬透性好,水淬、油淬时临界淬透直径均大于100mm(95%马氏体),具有较好的回火稳定性,400°回火后,钢的硬度仍保持在HRC55(表8)。模拟衬板工况的冲击式三体磨损试验结果表明,在各种冲击载荷作用下,ZG40CrMnSiMoRe钢的耐磨性均犹优于ZGMn13钢。如果前者能1020获得%下贝氏体组织,则该钢将具有最佳的抗冲击磨料磨损性。

表8热处理工艺及机械性能

项 目

退 火

淬 火

回 火

温度 oC

冷却

金相

硬度HRC

860-880

炉冷

细 P+少F

18-24

860-880

油冷或聚乙烯醇水溶液

M板+M片

57-60

250-300

冷空

回火 M混

55-56

ZG40CrMnSiMoRe钢与Mn13钢的冲击磨损耐磨性W 如表9

表9 ZG40CrMnSiMoRe与Mn13耐磨性

钢 号

热处理工艺

不同的冲击攻(kg · m)下的W冲

0.1

0.3

0.5

40CrMnSiMoRE

880oC油淬

250oC回火

1050oC水韧处理

3.668

2.306

7.618

3.350

15.528

3.248

Mn13

3、ZG40CrMnSiMoRe钢是一种新型的空淬马氏体钢。根据工件的大小,可以适当调整成分,对于特大件也可采用油淬。由于空冷冷却速度慢,热应力和组织应力都较小,因此冲击韧性高,此钢的硬度为HRC500左右。在昆明水泥厂3.5m*11m的水泥磨机作衬板使用,结果用了4年,是高锰钢寿命的4倍,经济效益很是明显。

以上各种低合金钢都可以根据需要进行变质处理,以细化晶粒提高机械性能和耐磨性,如韧性等,在相同的工艺下,合适的变质处理的低合金钢的韧性比没有变质处理的提高一倍以上。此方法成本低,操作简单而且效果比较好,被各个厂家广泛采用。

低合金马氏体的原始硬度较高,耐磨性好,在中低应力的工况条件睛广泛取代高锰钢,经济效益很明显。生产工艺也较简单,成分范围很宽,可根据工况条件,淬火条件,工件大小等来调整。同时添加Cu等元素可用于湿磨工况,也是将来湿磨工况下选材的一个方向。

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