在水泥的生產過程中需應用大量的耐磨材料,近幾年其應用范圍已突破傳統的鑄造耐磨材料,非鑄造類的耐磨材料得到更廣泛的應用。就作者的研究、應用和了解的有限認識,作一介紹。
一、鑄造耐磨材料
用于磨機襯板、隔倉板、篦板,破碎機錘頭、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。優點:韌性極好,在強沖擊條件下產生加工硬化。缺點: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錘頭、板錘、反擊板、篦板、顎式破碎機顎板及圓錐破內外錐等易損件,
第二代耐磨材料------鎳硬鑄鐵。優點:硬度高,耐磨性好。缺點:脆性較大,應用范圍小。目前,僅有部分立磨輥采用鎳硬鑄鐵,其它應用很少。
第三代耐磨材料------高鉻鑄鐵和各類合金鋼。高鉻鑄鐵優點:硬度高,耐磨性好,韌性比鎳硬鑄鐵大幅度提高。缺點:在高沖擊條件下,韌性仍嫌不足。合金鋼優點:可通過調整含碳量、加入不同含量的合金元素及相應的熱處理工藝,獲得寬范圍的硬度與韌性相匹配的綜合機械性能,應用范圍更廣。
1. 高錳鋼系列耐磨材料
在大型破碎設備中高沖擊力的工況條件下,大多采用標準型高錳鋼,同時發展了合金高錳鋼、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型變為M7C3型,使韌性等力學性能顯著提高,鑄態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,其特點是幾噸重的大型磨輥,可以不經熱處理,鑄態使用,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%的合金白口鐵進行了研究,發現高鉻鑄鐵有很多優點。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:碳化物形狀變為斷網狀、菊花狀,因此比網狀碳化物韌性高;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,擴大其應用范圍,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%的合金白口鐵進行了研究,發現高鉻鑄鐵有很多優點。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:碳化物形狀變為斷網狀、菊花狀,因此比網狀碳化物韌性高;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,擴大其應用范圍,滿足不同工況條件的需要。
4. 耐磨合金鋼
上世紀80年代以來,我國科研工作者根據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,借鑒國外經驗,結合我國資源,研發出多種耐磨合金鋼,具有較高的韌性及硬度,綜合機械性能優良,應用范圍更廣。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,在較強烈沖擊磨損條件下代替高錳鋼。化學成分如表9,力學性能如表10。