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想延長設備壽命,減小后期投入?這幾類耐磨材料的性能你必須懂!

2019/5/6 15:54:41??????點擊:

  磨損,是工業中材料和能源消耗的主要根源之一,其中又以磨料磨損較為嚴重,約占各種磨損類型的50%。對礦機用戶來說,各種耐磨件的磨損、更換是后期的主要投入,一旦耐磨材料選擇不當,更換頻繁,那帶來的經濟損失是巨大的,因此了解當前國內常用的耐磨材料及性能是非常重要的。

  我國目前通用的耐磨材料系列有:

  (1) 高錳鋼系列:如高錳鋼(ZGMn13)、高錳合金(ZGMn13Cr2MoRe)、超高錳合金(ZGMn18Cr2MoRe)等;

  (2) 抗磨高鉻鑄鐵系列:如高、中、低鉻合金鑄鐵(如Cr15MoZnCu);

  (3) 耐磨合金鋼系列:如中、低、高碳多元金合剛(如ZG40SiMnCrMo和ZG35Cr2MoNiRe);

  (4) 奧貝球鐵(ADI)系列;

  (5) 各類復合或梯度材料及硬質合金材料:如碳化鉻復合材料(Cr2C3+Q235)、高能離子注滲碳化鎢材料(WCSP)、高韌硬質合金(YK25.6)等;

  (6) 各類非金屬耐磨材料:如聚合陶瓷復合材料、氮化硅(Si3N4)、增韌氧化鋯(Y203+ZrO2)、增韌三氧化二鋁(Al2O3/ZrO2)等。

  不同系列的耐磨材料性能如何呢?各有何優劣?本文為您一一講述。

  高錳鋼系列

  01

  其代表為高錳鋼ZGMn13。在承受劇烈沖擊或接觸應力下,表面會迅速硬化,而芯部仍保持極強的韌性,外硬內韌,既抗磨損又抗沖擊。且表面受沖擊越重,表面硬化就越充分,耐磨性就越好。

  由于高錳鋼自身硬度很低(HB170~230),在未硬化時耐磨性是極其有限的,若高錳鋼件表面所承受沖擊力不足,則表面不能充分硬化(充分硬化后表面硬度可達HB550以上,反之則在HB350以下),則耐磨性無從發揮,而呈現出不耐磨狀況。

  抗磨高鉻鑄鐵系列

  02

  按組織結構和使用情況,該系列可分為三大類:

 ?、?具有良好高溫性能的鉻系白口鑄鐵

  這種鑄鐵含鉻量為33%,其組織多數為奧氏體和鐵鉻碳化物,有時也出現鐵素體。這種合金除具有一定的耐磨性外,在溫度不高于1050℃的高溫工作條件下,具有良好的抗氧化性能。

 ?、?有良好耐磨性的鉻系白口鑄鐵(簡稱高鉻鑄鐵)

  這種鑄鐵中除含有12%~20%的鉻外,還含有適量的鉬。當基體全部為馬氏體時,這種合金的耐磨性能較好。如果基體中存在殘余奧氏體,通常要進行熱處理。

 ?、?鉻合金白口鑄鐵

  與普通白口鑄鐵相比,這種鑄鐵中碳化物的穩定性更好。

  耐磨合金鋼系列

  03

  又分為低合金鋼、中、高合金鋼。耐磨合金鋼可通過調控化學成分和熱處理工藝獲得必要的材料的沖擊韌度和硬度指標。硬度可達HRC52~58,韌性可達到ak=15~30J/cm2。

  奧貝球鐵(ADI)系列

  04

  它是通過等溫淬火熱處理或加入合金元素,使球鐵基體組織由鐵素體、珠光體轉變為奧鐵體、貝氏體和殘余奧氏體。ADI具有以下一些獨特的優點:

 ?、?強度高、塑性好。

 ?、? 彎曲疲勞和接觸疲勞等動載性能高。ADI的旋轉彎曲疲勞強度可達400~500MPa,與調質處理低合金鋼相當,ADI的接觸疲勞強度可達1600~2100MPa,比低合金鋼氮化處理和滲碳處理的接觸疲勞強度高。

 ?、?吸振性好。

 ?、?極好的耐磨、抗磨性。ADI的耐磨性能,比任何同等硬度水平的鋼都好。

 ?、?加工性能好。ADI大部分機械加工可以在等溫淬火前完成,此時一般為鐵素體球鐵,其加工性能顯著好于鋼。

  復合或梯度材料系列

  05

  其代表是高能離子注滲碳化鎢材料(WCSP)和碳化鉻復合材料(Cr2C3+Q235)。

  滲碳化鎢材料(WCSP)是采用高能離子注滲技術向鋼鐵零部件表層注滲碳化鎢(WC),WC和鋼基體兩者是冶金結合,優勢互補。表面具有WC的高硬度、高耐磨性,芯部則保留了所選鋼基體原來的硬度、強度和韌性。在表層和芯部之間還存在一個性能漸變的梯度過渡區,有效避免性能突變時可能引起的材料破壞。

  非金屬耐磨材料系列

  06

 ?、?陶瓷復合材料

  陶瓷是金屬元素和非金屬元素組成的晶體或非晶體化合物,熔點高、硬度高、剛度強、化學穩定性好。

  耐磨陶瓷涂料:高的機械強度和剛度,密度大,強度可達130MPa,能有效抵御物料的沖擊力和剪切應力;優良的韌性和抗振性,可有效防止沖擊力造成的破損和剝落;環境相容性好。

 ?、?強韌性陶瓷

  其代表為增韌氧化鋯(Y203+ZrO2)、增韌三氧化二鋁(Al2O3/ZrO2)等,具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、高強度、高硬度等優點,可適應金屬和高分子材料難以承受的環境和工況條件。

  綜上,高錳鋼韌性有余而耐磨性不足;各類合金白口鑄件硬度高、耐磨性好,但韌性較差,安全可靠性低;中低合金耐磨鋼介于前兩者之間,奧貝球鐵目前缺少普遍的應用,有待進一步地認識。

  聚合陶瓷復合材料、氮化硅、增韌氧化鋯、增韌三氧化二鋁等非金屬材料,使用在高磨損低角度沖擊的場合比金屬材料的使用效果更佳。

  在用于高應力磨料磨損和沖擊作用不太強的碰撞磨損條件的耐磨件,大都采用高鉻鑄鐵。如碎礦輥、錘式破碎機錘頭、球磨機襯板等。破碎機的護板、輸送機的殼體、葉片等應用碳化鉻復合材料高能離子注滲碳化鎢材料效果更好。

  由于高鉻鑄鐵具有相當好的耐蝕性能,一些同時經受磨料磨損和腐蝕作用的耐磨件,如濕磨機部件、渣漿泵葉輪和內襯等,宜用高鉻鑄鐵制造。若破碎機顎板破碎巖石,挖掘機挖取堆積石塊等,則采用高錳鋼鑄件或表面淬硬的低合金鋼鑄件。

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