耐磨鋼的分類

目前已經(jīng)開發(fā)出來的耐磨鋼種類很多,按照材料組織來分,主要有奧氏體耐磨鋼,貝氏體耐磨鋼,馬氏體耐磨鋼以及貝氏體-馬氏體耐磨鋼。按照材料成份來劃分有高錳鋼,超高錳鋼,低、中合金耐磨鋼等。

1、高錳鋼
高錳鋼是開發(fā)最早,歷史最悠久的一種耐磨材料,高錳鋼使用狀態(tài)的組織為奧氏體,它具有良好的韌性和加工硬化能力.即在強(qiáng)烈的沖擊載荷或擠壓載荷下,受力表面被加工硬化,硬度可從原始的200HB左右提高到500HB以上,而心部仍保持著良好的韌性.高錳鋼的這種建筑在加工硬化基礎(chǔ)上的優(yōu)異耐磨性能使它的使用受到限制,因此,要擴(kuò)大高錳鋼的應(yīng)用范圍,必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)性研究,進(jìn)一步提高其耐磨。目前,在高錳鋼研究方面取得了一系列新進(jìn)展,主要有:采用合金化的方法,添加Cr、Mo引起固溶強(qiáng)化,加入鈦形成碳化鈦,可引起彌散強(qiáng)化,并能細(xì)化結(jié)晶組織,最終達(dá)到強(qiáng)化基體,提高其耐磨性和屈服強(qiáng)度的目的.實(shí)驗(yàn)表明,用這些方法加工出的用于冶金礦山的襯板,其使用壽命比高錳鋼提高50%~70%.工藝方面,采用鑄后利用余熱淬化的手段來替代傳統(tǒng)上使用加熱再進(jìn)行水韌處理的方法,不但能簡化工藝,節(jié)約能源,縮短生產(chǎn)周期,而且經(jīng)濟(jì)效益顯著,隨形變量的增加,組織內(nèi)位錯(cuò)及孿晶密度也隨之增大,晶粒大大細(xì)化.這是因?yàn)樯疃壤滠埖母咤i鋼表面形成的高密度位錯(cuò)及孿晶組織,改善了鑄造高錳鋼產(chǎn)生的各向異性、氣孔等缺陷,能有效阻止磨粒造成的唐損表面的脆性剝落,同時(shí),高錳鋼良好的心部韌性也將減少其磨損過程中的疲勞剝落.該軋制方法對(duì)提高高錳鋼使用效率及應(yīng)用范圍具有積極的現(xiàn)實(shí)意義.

2、超高錳鋼
近年來,人們已開始著手對(duì)具有穩(wěn)定奧氏體組織的超高錳鋼進(jìn)行研究,主要是想在普通高錳鋼標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上通過提高碳,錳含量采達(dá)到改善錳鋼組織,提高耐唐性的目的.研究人員通過對(duì)Fe-C-Mn合金奧氏體的價(jià)電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在含C、Mn原子的一個(gè)奧氏體晶胞內(nèi),C-Mn之間的結(jié)合力大于C—Fe之間的結(jié)合力.這樣,錳原子可通過對(duì)碳原于運(yùn)動(dòng)的拖曳提高碳的固溶度,而且利用錳不易和碳原子生成碳化物,來降低碳原于的擴(kuò)散能力,抑制碳化物的析出.因此,同時(shí)提高碳,錳含量,不但可以提高錳鋼的加工硬化能力,而且可保持高韌性的奧氏體組織,使其在使用時(shí)具有良好的耐磨性.當(dāng)前,變質(zhì)處理技術(shù)在開發(fā)新的超高錳鋼鋼種的試驗(yàn)中,已經(jīng)取得了很大進(jìn)展.科研人員在對(duì)超高錳鋼變質(zhì)處理前后的組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),在未變質(zhì)處理的組織中,晶粒較粗大,晶界共晶碳化物的網(wǎng)狀特征非常明顯;在變質(zhì)處理的組織中,晶粒明顯細(xì)化,晶界碳化物的網(wǎng)狀特征得到明顯改善.這些成果的研發(fā)為改善超高錳鋼組織并提高其耐磨性提供了新的途徑.

3、低、中合金耐磨鋼
低,中合金耐磨鋼是很有發(fā)展前途的一類耐磨材料,具有以下特點(diǎn).(1)合金含量較低,一般低合金鋼為3%—5%,中合金鋼為6%—8%.所加合金元素為國內(nèi)資源豐富元素,如Cr、Si、Mn、B、RE等,而少含或不含貴重稀缺元素(Hi,Mo),易于推廣應(yīng)用,經(jīng)濟(jì)合算.(2)具有較高硬度,足夠韌性的綜合性能,在硬度大于50HRC的情況下,韌性ak值可達(dá)20—40J/cm2,采用低合金、多元素、復(fù)合合金化獲得淬硬態(tài)組織,可在較大范圍內(nèi)控制硬度和韌性的匹配關(guān)系,在各類磨料磨損工況均可獲得較好的耐磨性.(3)具有良好淬透性,適當(dāng)調(diào)整合金元素,可使不同尺寸工件淬透,也為空冷淬硬簡化熱處理工藝提供條件。(4)生產(chǎn)靈活易行,視工廠條件,可鑄、可鍛、也可軋制生產(chǎn)。(5)價(jià)格相對(duì)低廉,經(jīng)濟(jì)效益較高。因而,低、中合金耐磨鋼有廣闊的應(yīng)用前景和重要的推廣價(jià)值。

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