在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中需應(yīng)用大量的耐磨材料,近幾年其應(yīng)用范圍已突破傳統(tǒng)的鑄造耐磨材料,非鑄造類的耐磨材料得到更廣泛的應(yīng)用。就作者的研究、應(yīng)用和了解的有限認(rèn)識(shí),作一介紹。
一、鑄造耐磨材料
用于磨機(jī)襯板、隔倉(cāng)板、篦板,破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、顎板,立磨輥、盤等易損件的耐磨材料仍為鑄造類的耐磨材料。
第一代耐磨材料------高錳鋼。優(yōu)點(diǎn):韌性極好,在強(qiáng)沖擊條件下產(chǎn)生加工硬化。缺點(diǎn):易塑性變形,不耐磨。目前,高錳鋼、合金高錳鋼及超高錳鋼僅限用于大型破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、篦板、顎式破碎機(jī)顎板及圓錐破內(nèi)外錐等易損件,
第二代耐磨材料------鎳硬鑄鐵。優(yōu)點(diǎn):硬度高,耐磨性好。缺點(diǎn):脆性較大,應(yīng)用范圍小。目前,僅有部分立磨輥采用鎳硬鑄鐵,其它應(yīng)用很少。
第三代耐磨材料------高鉻鑄鐵和各類合金鋼。高鉻鑄鐵優(yōu)點(diǎn):硬度高,耐磨性好,韌性比鎳硬鑄鐵大幅度提高。缺點(diǎn):在高沖擊條件下,韌性仍嫌不足。合金鋼優(yōu)點(diǎn):可通過(guò)調(diào)整含碳量、加入不同含量的合金元素及相應(yīng)的熱處理工藝,獲得寬范圍的硬度與韌性相匹配的綜合機(jī)械性能,應(yīng)用范圍更廣。
1. 高錳鋼系列耐磨材料
在大型破碎設(shè)備中高沖擊力的工況條件下,大多采用標(biāo)準(zhǔn)型高錳鋼,同時(shí)發(fā)展了合金高錳鋼、中錳鋼(6-8%Mn)和超高錳鋼(16.0-19.0 %Mn)。
2. 鎳硬鑄鐵
美國(guó)、日本等國(guó)在1930年前后開始使用鎳硬鑄鐵,目前已發(fā)展到鎳硬4#,鉻含量由2%提高到9%,鎳含量由4%提高到6%,金相組織中的碳化物由Fe3C型變?yōu)镸7C3型,使韌性等力學(xué)性能顯著提高,鑄態(tài)厚截面也可獲得馬氏體組織,硬度在HRC62以上,并具有一定的韌性,其特點(diǎn)是幾噸重的大型磨輥,可以不經(jīng)熱處理,鑄態(tài)使用,用于立式磨的磨盤和磨輥。
3. 高鉻鑄鐵
美國(guó)Climax鉬公司率先對(duì)含鉻10-30%的合金白口鐵進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)高鉻鑄鐵有很多優(yōu)點(diǎn)。第一:在含鉻12%時(shí)可以形成Cr7C3型碳化物,顯微硬度HV1300-1800,比普通白口鐵中Fe3C型碳化物的顯微硬度(HV800-1100)高很多,因此耐磨性好;第二:碳化物形狀變?yōu)閿嗑W(wǎng)狀、菊花狀,因此比網(wǎng)狀碳化物韌性高;此外,高鉻鑄鐵的基體可以通過(guò)不同的熱處理工藝來(lái)獲得從全部奧氏體到全部馬氏體的各種基體,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,滿足不同工況條件的需要。
3. 高鉻鑄鐵
美國(guó)Climax鉬公司率先對(duì)含鉻10-30%的合金白口鐵進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)高鉻鑄鐵有很多優(yōu)點(diǎn)。第一:在含鉻12%時(shí)可以形成Cr7C3型碳化物,顯微硬度HV1300-1800,比普通白口鐵中Fe3C型碳化物的顯微硬度(HV800-1100)高很多,因此耐磨性好;第二:碳化物形狀變?yōu)閿嗑W(wǎng)狀、菊花狀,因此比網(wǎng)狀碳化物韌性高;此外,高鉻鑄鐵的基體可以通過(guò)不同的熱處理工藝來(lái)獲得從全部奧氏體到全部馬氏體的各種基體,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,滿足不同工況條件的需要。
4. 耐磨合金鋼
上世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)科研工作者根據(jù)高錳鋼韌性富余硬度過(guò)低、高鉻鑄鐵硬度很高韌性不足的狀況,借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國(guó)資源,研發(fā)出多種耐磨合金鋼,具有較高的韌性及硬度,綜合機(jī)械性能優(yōu)良,應(yīng)用范圍更廣。按含碳量和合金含量分為下列3類:
4.1 低碳低合金鋼
由于含碳量及合金含量均不高,熱處理通常采用水淬,可獲得足夠高的韌性和較高的硬度,在較強(qiáng)烈沖擊磨損條件下代替高錳鋼。化學(xué)成分如表9,力學(xué)性能如表10。