高铬耐磨铸铁

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1、2) 高铬耐磨铸铁70 年代西安交通大学等单位开始引入高铬白口铁作为衬板及其它零件材 料，并在热处理及推广应用上做了不少工作;同期山东工业大学率先在高铬及锰、 钨、钒系白口铁的碳化物团球化方面开展了卓有成效的研究，使白口铁韧性有了 成倍的提高，并成功地将球化高铬白口铁用于生产衬板及其它零件，不仅用于国 内，还有批量出口，为此于1988年获得国家发明二等奖。此后，合肥工业大学 北京钢院、沈阳铸造所等单位在这一领域也做了大量的研究和推广应用工作。高 铬铸铁中含Cr高达12-28%。由于Cr的大量加人，其组织中碳化物由连续网状 的M3C型转变为断续板条状的M7C3型，从而使得其对基体的破坏作用大为减

2、小, 材质韧性有所提咼。但因咼铬白口铁固有的韧性偏低(ak=3-5J/cmZ)、耐蚀性 差的缺点、成本偏高以及它在湿态下的磨损寿命并不高，致使其在国内应用还是 有限。尽管如此，其在一般工矿条件下表现出的优良耐磨性仍使其得到广泛应用。高铬铸铁是抗磨料磨损的王牌材料，该材料的初始硬度高，但是冲击韧度差 不抗冲击，如果是单纯的磨料磨损，它的使用寿命是高锰钢的5-10倍。化学成分：代号化学成分CSiMnCrMoNiCuSPCBCrl52.0-3.31.00.5-2.012-180.2-2.00-1.50-1.20.100.10CBCr202.0-3.311%的高铬白口铸铁的共晶碳化物为六方晶系的M7C

3、3, (CrFe) 7C3硬度 为HRM501200-1800,比一般白口铸铁的共晶碳化物Fe3C3 (HRV50840-1100)高， 同时凝固时(CrFe) 7C3是孤立相，而奥氏体是连续相，因而韧性较普通白口铸 铁大有改善，因此是搞磨粒磨损和抗切削磨损的首选材料。国外应用较多，主要 用于中低冲击负荷工况条件的衬板、锤头、磨球、渣浆泵过流部件等大中型磨损 件。国内外对高铬铸铁的磨损机制、断裂机制、断裂韧性（Klc值）、裂纹扩展 机理进行了一系列的研究，结果表明高铬铸铁可通过调整碳化物的大小和形态、 二次碳化物量及弥散度以及基体组织（马氏体、奥氏体、索氏体），从而调整性 能、满足工作使用要求

4、。近年来国内有关单位也开展了高铬铸铁衬板的研究，其 耐磨性可达同工况下高锰钢的 2 倍以上。 但这些材料的韧性仍嫌较低（10X10X55mm无缺口试样的冲击值W7.3J/cm2）而且含钼、铜等合金元素， 生产成本较高。因此这类高铬铸铁仍有待进一步改进和完善。3）中碳合金钢这类合金钢衬板组织类型有马氏体、马氏体一贝氏体、贝氏体等，热处理工 艺上有水淬、油淬、空淬、等温淬火、分级淬火、亚临界处理等，且大多都是瞄 准湿态工况下的磨机衬板。如贝氏体组织强韧性配合良好，自从Bain在上世纪 20 年代末发现这种组织以来，贝氏体组织的特殊性能日益受到重视，其研究应 用工作得到广泛开展。上世纪 70 年代，

5、贝氏体球墨铸铁的发明，被誉为“本世 纪铸铁冶金领域重大发明”。贝氏体钢和贝氏体球墨铸铁目前正成为耐磨材料领 域的研究热点。这类合金钢衬板从应用效果上看，寿命比锰钢衬板有一定幅度的 提高。如合肥水泥研究院研制的高碳中铬钢、中碳多元合金钢衬板，在湿法水泥 磨、铜矿、钥矿等方面的多家用户使用中取得了良好的效果;西安交通大学等单 位研制的中铬钢，在湿法铁矿下的寿命预计可达 4400 小时 ;洛阳工学院 40SIMnZCrM。Cu衬板在金矿湿式磨机上试用寿命为2 一 10个月；50siMnZcrMocu 衬板，在湿式碱性铝矿磨机上应用，按4个月时检查的情况推测寿命为一年。但 是，中碳合金钢韧性与耐蚀性不

6、够。4）橡胶橡胶衬板己经在湿磨机上得到应用，取得了良好的使用效果，特别是降低噪 音方面。各种系列的材质都各有优缺点，在选用衬板材质时首先考虑到不同工况 条件下材料表现出不同的耐磨性；同时保证衬板安全可靠使用的前提。橡胶内衬 选用的是耐磨橡胶，厚度约为 50，比石质衬板薄（约 1/31/4），同时因为橡胶 比重较小，故其总重量只有石质衬板的1 /6左右，且具有以下优点：（1）同型号球 磨机内部有效工作空间增加 10%一 20%；（2）球磨机自重小，为石质衬板的 500/0 左右，工作电耗大大降低；（3）工作噪音低；（4）使用寿命长，更换容易。1.4耐磨高锰钢的由来、发展历史及研究现状1.4.1耐

7、磨高锰钢的由来、发展 自1882年英国人RobertHadfield发明了耐磨高锰钢（又称Hadfield钢），1883 年，H团field获得英国专利，在随后几年里测定了它的物理性能及工艺性能。1892年，第一次使用这种材料制作铸件。18%年确定了它的热处理的水淬温度。 1902年进一步确定了高锰钢铸件的水淬为980oC1050oC，以保证钢的韧性和强 度。后来经不断研究将碳含量大体确定为 1.2%左右，锰含量定为12%13%左右， 并且一直沿用到现在。高锰钢的使用己有一百多年的历史，被广泛应用于矿山机 械、工程机械、建材及其他经受冲击载荷的部件。现在作为耐磨材料的高锰钢的 化学成分大致为：

8、C0.91.5%； Mn10 一 15%； Si0.3 1.0%； SW 0.05%； P 0.10%。标准型奥氏体高锰钢的主要化学成分是碳和锰，经水韧处理后可以获 得单一的奥氏体组织。高锰钢中锰的主要作用是稳定奥氏体组织，在钢中扩大Y 相区。用于强烈冲击条件的高锰钢铸件，含锰量应该高些。含锰量一定时，适当 提高含碳量可以改善耐磨性，但是含碳量超过 1.5%时，对耐磨性的影响则不明 显。而且提高含碳量在改善高锰钢耐磨性的同时，会明显降低材料的冲击韧性。 而高锰钢在高冲击负荷作用下才能表现出最佳的耐磨性，在此情况下冲击韧性是 一个很重要的性能指标。因此，为了使高锰钢具有较好的耐磨性和冲击韧性的配 合，含碳量不宜过高。