浅论高锰钢现状及今后发展(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-10-15

  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材料,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,唐山水泥机械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,如空气运输、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。
  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,因改性高锰钢原料成本高,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。
  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].高等教育出版社,2001年6月第2版
   [2]宋维锡:金属学[M].冶金工业出版社,1989年5月第2版
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