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科恒第六代球磨機襯板材質介紹
作者:瀏覽量:時間:2014/11/5 11:35:28

第六代球磨機是電廠、水泥廠、礦山、化工、冶金等行業生產中的主要制粉設備,襯板則是保證球磨機正常運轉的主要耐磨部件,目前廣泛用于制造襯板的材料中,使用最多的是高錳鋼,但當破碎物料受到的沖擊并不強烈時,由于高錳鋼具有的加工硬化性能不能充分得以發揮,使得高錳鋼襯板表現出了磨損快,使用壽命短的弱點。因此國內一些高校、科研院所和耐磨材料企業先后開始研究替代高錳鋼的材料,其中低合金耐磨鑄鋼是目前研究較多的一種新型襯板材料。在各類抗磨件中,80%以上是在中、低應力沖擊磨損工況條件下使用,低合金鋼由于具有較高硬度和足夠韌性的綜合性能,并通過調整成分與熱處理工藝,可以在較大范圍內控制硬度和韌性的合理匹配。這里總結了進入21世紀以來研制的新型低合金馬氏體、貝氏體和馬-貝體耐磨鋼,在實際使用中,這些低合金鋼表現出了較高錳鋼襯板優良的使用性能。

1、低合金馬氏體耐磨鋼

由于低合金馬氏體鋼中存在的高位錯板條狀馬氏體具有高的硬度,可以較好地抵抗磨損時裂紋的擴展,因此具有優異的力學性能和耐磨性,在中等沖擊磨損條件下,同奧氏體高錳鋼相比具有明顯的優越性,綜合性能高出高錳鋼一倍多,因此近年來研制和開發的低合金耐磨鋼中,以馬氏體鋼的應用最廣泛。

碳是鋼中影響各項性能的主導元素,一般而言,高碳耐磨鋼耐磨性好而脆性大,因此低合金馬氏體耐磨鋼的碳含量主要是低碳如M-1、M-2號鋼和中碳如M-3~M-8號鋼,碳含量在0.26%~0.6%之間。低合金馬氏體鋼主要合金元素是Cr、Mo和Ni。鉻能顯著提高鋼的淬透性,并固溶強化基體,提高鋼的耐磨性,鉻還能細化晶粒和提高鋼的回火穩定性,Cr的含量一般為0.5%~3.2%;加入適量的鉬能提高鋼的淬透性、回火穩定性以及細化晶粒,鉬還有抑制回火脆性,改善韌性的作用,但加入量過多將使成本提高,故加入量一般為0.1%~0.8%;鎳和碳不形成碳化物,和鐵以互溶的形式存在于鋼中的α相和γ相中,使之強化,并通過細化晶粒改善鋼的低溫性能,強烈穩定奧氏體,提高鋼的淬透性而不降低鋼的韌性,但價格昂貴,Ni含量一般為0.2%~1.8%。

添加的微量合金元素主要為B、RE、V、Ti、Cu等。硼是強烈穩定奧氏體的合金元素,可替代Ni、Cr、Mo等貴金屬以顯著提高鋼的淬透性,固溶在鋼中的硼為0.001%~0.003%時提高淬透性最明顯,含硼量超過0.005%時,韌性降低,所以嚴格控制鋼中的含硼量。在鋼中的鈦是強碳化物形成元素,細化晶粒效果非常明顯,可以消除一般熱處理無法消除的一次結晶和晶界元素偏析,降低鋼在250~400℃之間的回火脆性,亦可提高淬透性,代替部分貴重元素,如Ni、Mo、Cr等。稀土在鋼中的有益作用日益受到重視,RE可以凈化鋼液,改善鑄態結晶組織,細化晶粒,增加鋼的致密度,改善夾雜物性質、形態和分布,降低有害雜質元素在晶界的偏析程度,使鋼的韌性得到提高。M-6號合金中加入銅,銅不形成碳化物,以固溶態存在于基體中,可改善鋼的韌度,提高淬透性。熱處理主要是通過淬火和低溫回火,淬火介質包括油、水、空氣和水玻璃,以獲得回火馬氏體組織。

但低合金馬氏體鋼對化學成分控制和熱處理工藝要求較高,淬火工藝操作不當或化學成分控制不好,極易引起材料的開裂;回火溫度控制不好,易導致組織從回火馬氏體向回火屈氏體過渡,在磨損過程中,回火屈氏體的加工硬化率較小,因而耐磨性也較低。另外,該鋼主要靠馬氏體基體硬度來抗磨,在高應力磨料磨損條件下,耐磨性提高不多。

2、貝氏體低合金耐磨鋼

20世紀50年代,英國人Pickering等發明了Mo-B系空冷貝氏體鋼。Mo和B的結合可以使鋼在相當寬的連續冷卻范圍內獲得貝氏體組織。Mo-B系或Mo系貝氏體鋼的出現受到世人的重視。清華大學方鴻生等在研究中發現,Mn在一定含量時,可使過冷奧氏體等溫轉變曲線上存在的明顯上、下C曲線分離;Mn與B結合,使高溫轉變孕育期明顯長于中溫轉變,以此成功地用普通元素進行合金化,發明出Mn-B系空冷貝氏體鋼。由于適量的Mn可導致其在中溫下在相界處富集,對相界遷移起拖曳作用,與B共同作用容易獲得貝氏體;同時Mn顯著降低貝氏體相變驅動力,使貝氏體相變溫度降低,細化貝氏體尺寸,改善韌性和強度。進入21世紀以來,國內冶鑄工作者研制出了多種新型球磨機襯板貝氏體耐磨鑄鋼,實踐中表現出了優良的綜合力學性能和耐磨性。

3、貝氏體+馬氏體的低合金耐磨鋼

20世紀60年代,人們在某些低合金高強度鋼中發現貝氏體-馬氏體復相組織的強韌性優于單一馬氏體組織。而且由于淬透性的原因,一些大型高強度低合金鋼零部件淬火后常常含有一定量貝氏體-馬氏體復相組織。因此,21世紀以來貝氏體-馬氏體復相組織引起了人們的廣泛重視,研制出了許多貝氏體+馬氏體的低合金耐磨鋼。

貝氏體(B/M)雙相鋼是以Si、Mn、Cr、Mo為主要合金元素,加入適量Ni、Cu、V、Ti、B、Y、RE的多元低合金鑄鋼,通過空淬加回火的熱處理工藝,得到回火馬氏體組織+貝氏體為主的組織,具有硬度和韌性高、耐磨性好等特點。當鋼在連續冷卻過程中通過貝氏體轉變溫度區時,過冷奧氏體分解為貝氏體,先析出的貝氏體將奧氏體晶粒進行侵害、細化,將原始奧氏體晶粒侵害成許多的細小區域,當冷卻到Ms溫度時,在貝氏體板條間隙中剩余過冷奧氏體全部轉變為馬氏體。板條馬氏體為高強度相,具有很高的抗拉強度和硬度,但韌性較差。貝氏體組織則在具有較高強度的同時具有較好的韌性。因此,試樣微觀組織為貝氏體和馬氏體雙相組織時,其強度和韌性都得以保證。研究表明,上貝氏體-馬氏體-馬氏體混合組織惡化鋼的性能,但下貝氏體-馬氏體組織能夠改善鋼的強韌性,在斷裂過程中當裂紋遇到下貝氏體-馬氏體界面及馬氏體板條束界時,裂紋韌脆轉變溫度,顯示出比回火馬氏體更高的強韌性。

4、結論

(1)低合金馬氏體鋼由于存在高位錯板條狀馬氏體,在中等沖擊磨損條件下,表現出較高錳鋼優異的耐磨性能。

(2)加入合金元素Cr、Mo和Ni,適當加入微量合金元素V、Ti、B、RE、W、Nb、Ta、Y等獲得貝氏體低合金耐磨鋼,具有優良的綜合力學性能和耐磨性。

(3)通過空淬加火的熱處理工藝,得到回火馬氏體+貝氏體為主的組織,具有硬度和韌性高、耐磨性好等特點。

編輯來源:http://www.flashingkits.com/

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