浅论高锰钢现状及今后发展(2)
2013-06-16 01:04
导读：3.表面合金化:为了既提高耐磨性又节约合金元素，采用表面加入合金的方法可以达到目的，具体措施是在铸型表面刷含合金涂料，撒锰铁粉或是贴上合金铸
3.表面合金化:为了既提高耐磨性又节约合金元素，采用表面加入合金的方法可以达到目的，具体措施是在铸型表面刷含合金涂料，撒锰铁粉或是贴上合金铸铁片，钢水浇入后熔化与熔接这些，提高了铸件表面性能，现在还有用含铬焊条在高锰钢上进行堆焊，以提高耐磨性，哈焊所高铬粉块堆焊效果也很好。
4.爆炸硬化:用滚压、喷丸等方式予强化高锰钢效果不理想。利用爆炸极短时间内产生3×107KPa高压使高锰钢表面形成40~50mm硬化层，硬化层硬度达到HB300~500，表层屈服强度可提高2倍，耐磨性提高50％，此种方法对标准高锰钢最为有效。
5.铸态水韧处理:高锰钢凝固后，在960℃以上利用余热进行水韧处理，可减少表层脱碳，缩短生产周期和节约能源，对壁厚的中小铸件，能采用此法，唐山水泥厂曾用金属型铸造高锰钢衬板时利用了此法，但必须仔细控制入水温度。
6.沉淀强化:标准高锰钢水韧处理后，不宜再加热，而加入合金元素后，就可以用沉淀强化热处理的方法，使高锰钢基体强化，并在基体上分布弥散的粒状碳化物，使耐磨性提高。
四、工况条件与高锰钢的应用 在长期使用中发现，高锰钢韧性很好，但在某些条件下，其耐磨性不尽人意，影响耐磨性因素有：铸件原始硬度，加工硬化速度，析出第二相硬粒子的沉淀强化，铸件工作面的硬化层深度，前面谈到的各种措施就是提高高锰钢耐磨性采用的一些方法。随着科学研究的发展，人们开始跳出了高锰钢的圈子，着眼于马氏体钢、贝氏体钢、镍硬铸铁、高铬铸钢（铁）、复合材料、铸石、橡胶等各种材料。控制实际工况条件，归纳几点对选材的看法。
1.对弱冲击磨料磨损工况：高锰钢基本不能产生加工硬化，由于冲击力很小，对材料韧性要求不高，可以选用原始硬度高的材料，如空气、水力输送管道可用玄武岩铸石制造。对水泥磨2中二、三仓（细磨仓），研磨介质小，冲击力小，可以选用低铬铸铁、高铬铸铁，甚至白口铁等脆性耐磨材料，寿命较高锰钢提高1～4倍。
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2.对低冲击磨料磨损工况:高锰钢虽能产生加工硬化，但硬度很低，因冲击力低不大，可选用高碳高锰钢、中锰钢、贝氏体钢、低合金马氏体钢及贝氏球铁等材料。例如，对大磨机的衬板（一仓），选中合金马氏体钢ZG42CrMnSi2Mo可使寿命提高2～3倍，而且不产生变形。尤其现在水泥粉磨中研磨介质逐步推广使用高铬铸球，其与高锰钢衬板硬度匹配不好，使衬板变形加速，寿命降低，更加显示出替代高锰钢的必要性。破碎普氏硬度f≤12物料，400×600颚式破碎机齿板如用中合金马氏体钢制造，寿命提高约20％～50％，还可将破碎物料中的铁屑吸出，提高物料纯度，对增加白水泥白度和减小矽砖小氧化铁溶洞有利。另外，12kg以下的小锤头也可用一定韧性的马氏体钢来制造。
3.对中等冲击磨料磨损工况：例如冲击功为4J时，相当于破碎f=12～14的矿石，齿板可以选用韧性较好的马氏体钢和改性高锰钢，它们的耐磨性比高锰钢提高20%～100％。我们还用高锰钢-高铬铸钢粘结复合齿板破碎花岗岩，寿命较高锰钢提高2.5倍。
4.对强冲击磨料磨损工况：冲击功大于5J，矿石硬度f=16～19时，用马氏体钢做齿板或衬板，其安全性不够或耐磨性不高，仍需采用高锰钢系材料。例如φ200圆锥破碎机使用铬、钛改性高锰钢，破碎f=17～19矿石，耐磨性较标准高锰钢高50％左右，而在破碎f=12～14矿石时，耐磨性提高幅度达70%～100％，即在强冲击磨损时，两者耐磨性差距缩小。可能在强冲击条件下，它们的加工硬化速率相近，改性高锰钢的原始硬度较高，硬化后表面硬度仍保持较高，达到HV700左右，而标准高锰钢硬化后也达HV600多，但硬度差距较中等冲击时缩小，所以造成耐磨性差别也减小。对一些受强冲击的大尺寸锤头可采用超高锰钢来保证其正常工作。矿山破碎用的湿法磨衬板，当矿石硬度f≤14时，低合金马氏体钢的使用寿命较标准高锰钢约高50％，对硬度f＞14矿石，我国仍用标准高锰钢制造，因改性高锰钢原料高，生产工艺复杂，要求严格，影响了它的生产、使用。而国外在矿山湿式磨机时，对衬板选材首先考虑马氏体钢，其次大量采用橡胶衬板。其寿命可较标准高锰钢提高1～5倍，还降低了电耗、球耗、减少磨机噪单，减轻维修时的劳动强度等。我国橡胶制品行业正在开发这种产品。
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总之，耐磨材料的选用主要根据实际工况条件，对照上面的原则，并通过试验来选择。
参考文献:
[1]许德珠:
机械工程材料[M].高等出版社，2001年6月第2版
[2]宋维锡:金属学[M].冶金出版社,1989年5月第2版
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