用于磨機(jī)襯板、隔倉板、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、日本等國在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Climax鉬公司率先對含鉻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不同的熱處理工藝來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Climax鉬公司率先對含鉻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不同的熱處理工藝來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,我國科研工作者根據(jù)高錳鋼韌性富余硬度過低、高鉻鑄鐵硬度很高韌性不足的狀況,借鑒國外經(jīng)驗(yàn),結(jié)合我國資源,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;瘜W(xué)成分如表9,力學(xué)性能如表10。
4.2 中碳低合金鋼
水淬低碳低合金鋼有良好的韌性、較低的成本,但由于碳含量低,淬火后的硬度難以進(jìn)一步提高,耐磨性不足,且水淬工藝控制不好的話,鑄件容易開裂。為此,增加碳含量,提高其硬度并適當(dāng)犧牲韌性,通過變質(zhì)處理、采用油淬或空淬的方法提高鋼的綜合性能,滿足低、中沖擊高耐磨性工況條件的要求。化學(xué)成分如表11,力學(xué)性能如表12。
4.3 中碳中合金鋼
由于中碳低合金鋼的合金含量不高,淬透性差,油淬工藝復(fù)雜、成本高,因此又研制了適當(dāng)提高合金含量、采用風(fēng)淬的中碳中合金鋼。具有代表性的是合肥水泥研究設(shè)計(jì)院89年鑒定的中碳多元合金鋼,熱處理采用風(fēng)淬,金相組織為馬氏體+彌散碳化物,力學(xué)性能為:硬度HRC42-55,沖擊韌性15-50J/cm2,綜合機(jī)械性能優(yōu)異,在大型磨機(jī)襯板、隔倉板、篦板及顎板上應(yīng)用,使用壽命是高錳鋼的2-3倍;瘜W(xué)成分如表13,力學(xué)性能。綜觀國內(nèi)金屬耐磨材料現(xiàn)狀,品種系列已基本齊全,其中以耐磨合金鋼、高鉻鑄鐵的發(fā)展最為迅速,可以滿足各種生產(chǎn)規(guī)模水泥生產(chǎn)線的需求。