关于耐磨钢的几个问题

1、关于耐磨钢的几个问题关于耐磨钢的几个问题李 德 臣 沈阳新科龙铸造材料厂2011.06.25一一 对耐磨产品的基本要求对耐磨产品的基本要求 第一个误区，盲目追求高硬度。认为越硬越好，于是要求HRC68，甚至70，这是不科学的。因为过硬，它必然脆，直接后果就是断裂、崩裂，这是抗磨产品最忌讳的。 第二个误区，盲目追求高韧性。这是因为怕断裂的“矫枉过正”病。以衬板为例，不论哪种工况条件下的磨机，一律采用高锰钢衬板，认为这是最保险的。须知，高锰钢的冲击韧性达149J/2，还有的超过这个数值。其实，无论湿磨，还是干磨（自磨机例外）衬板的冲击韧性k10J/2就没有问题啦。然而，非高锰钢的衬板发生断裂，绝不

2、仅仅是冲击韧性的问题，肯定与许多铸造缺陷和热处理不当相联系着。 那么，对耐磨产品的基本要求是什么呢？硬度与韧性恰当匹配，即材质既硬又韧。以衬板为例：干磨时，硬度HRC503。冲击韧性10J/2；湿磨时硬度HRC553，k15J/2；如果是锤头，它的硬度与被破碎的物料硬度有关。物料越硬，则锤头的硬度就适当提高。但韧性比硬度更重要！即在保证不断裂的情况下，适当提高硬度！冲击韧性k20J/2，硬度HRC58就足够了。 有人要求，HRC62，那么它的k值自然就下降了很多，达到5J/2，就相当不错了，这时的材质已经不属于钢的范围了，断裂的几率就增大了。因此，按照辩证的观点看问题，硬度与韧性的恰当匹配是科

3、学的，任何偏面追求高硬度或高韧性都会走向反面，这叫“过犹不及”！ 二 锰系耐磨钢 高锰钢（ZGMn13）是人们最熟悉的耐磨材质。它的最大优点就是冲击韧性高和经过冲击后表面易加工硬化，从而表现出良好的抗磨性。至今，在较大冲击载荷磨料磨损工况下广泛地被采用。如圆锥破碎机，较大的颚板，较大的锤头、较大的湿磨衬板等。为什么强调“较大”呢？这是因为ZGMn13只有在较大的冲击载荷作用下，才充分显现出它的抗磨性，这一特点被称为“加工硬化敏感性差”。而在小能量冲击下，它的表面不能被加工硬化，故不抗磨。 许多小型磨机的衬板，或破碎较软材质的锤头，其使用效果均不理想，这已经被无数事实证明了。于是，许多企业在ZG

4、Mn13中加入1.52Cr，使其合金化，以提高它的初始硬度，应该说有作用。我建议在这类产品出厂前，对其工作表面普遍进行击打23遍，锤重35磅，肯定有效果。据报道，在1080水韧处理之后增加3204h的回火处理，使用寿命提高70。洛阳某耐磨材料研究部门采用“爆炸”方法，使工作表面硬化。总之，工作表面预先硬化是提高耐磨性的好方法。 为了适应小能量冲击和特大能量冲击，在高锰钢的基础上向上下两方面发展，于是就形成了中锰钢高锰钢超高锰钢系列钢种。中锰钢的锰含量在7.58.5之间，也有的把铬提高到6，它的特点是在小能量载荷冲击下，表面就能加工硬化而显出抗磨性能，这叫“加工硬化敏感性强”。它完全可以做为球磨

5、机衬板，破物料硬度较低的锤头。其应用效果都好于高锰钢，这在辽宁、吉林、河北等地都得到很好的证明。 超高锰钢是用在冲击载荷特别大的地方，如大型自磨机、大型颚板、大型锤头。这里强调的是“大型”！在这些大动能冲击下，要求高韧性和高硬度，只有超高锰钢才能胜任。锰含量在1820。 不论哪类锰钢，合金化是一种共同趋势。加入的合金元素有Cr、V、Ti、W、B、RE等。普遍的做法是在炉前做变质处理，多元少含量合金元素随金属液流冲入包中，或冲入浇口杯里（瞬时孕育处理）。也有将特殊高合金柱镶铸在大型锤头的头部或颚板的“牙”部。效果也有明显的提高。三三 铬系耐磨钢或铸铁铬系耐磨钢或铸铁 人们已经逐渐认识到了，做为各

6、类磨机（自磨机除外）衬板的材料，非锰系即以铬元素为主的多元合金钢系列材质，显示出极好的抗磨效果。本人在编著的铸造抗磨产铸造抗磨产品实用生产技术集品实用生产技术集和铸造实用生产技术集锦铸造实用生产技术集锦中，都列举出许多技术方案，它们都是被实践证明非常好用的抗磨材料。 在同等工况条件下，如2.7M水泥磨机的衬板使用寿命，超过三年，湿式磨机的衬板寿命也高出高锰钢衬板寿命一倍以上。破煤矸石、石英砂、石灰石矿的锤头的使用寿命是高锰钢锤头寿命的35倍。这种材质的C含量，有的为0.30.45，有的为0.50.6，也有的0.7。铬含量在3.6，67, 1315, 18，有的达26Cr。 当然，还有相当数量的

7、Mo、V、Ti、Cu、W、Ni、B和RE等。合金元素的多少与工况条件有关。生产这些产品的关键技术是变质处理剂的元素数量与含量及变质处理工艺方法。处理方法不同，产品的性能有很大区别。因为，处理方法直接影响产品的内在组织结构，从而直接影响产品的硬度、强度和韧性。再就是热处理，当碳量0.35或更高时，最高温度不应超过900，又不应水淬。否则铸件就产生裂纹。 至于耐磨铸铁，在某种情况下，其抗磨性大大优于耐磨钢。例如美国王牌Cr15Mo3就是典型的优质抗磨材质，其碳量在2.83.2。做磨球是磨白水泥的佳品，做杂质泵的泵体和叶片，做大型新式磨机的弧状底衬板，其抗磨性是无与伦比的。但是，这种材质的某些产品是

8、需要机械加工的，那么，就必须两次热处理，第一次是完全退火，最高温度955，将硬度降到HB350400（HRc 3640）；机械加工后再正火+回火，最高温度1050，快冷后，再回火，淬火硬度HB713（最小653），相当于HRc 6062，冲击韧性79 J/2，比较不错。这些产品，还兼有耐腐蚀的性能。更详尽的情况，请参阅笔者编著的铸造实用铸造实用生产技术集锦生产技术集锦。四 关于工矿条件 任何一种产品都有它所适应的特定条件，例如干磨的水泥磨机，发电厂磨煤磨机，它们是以磨料磨损为主，那么，其衬板和磨球，一定选用多元合金钢衬板和多元高合金磨球。它们之间的硬度关系应该是：衬板的硬度磨球的硬度磨料的硬度

9、。衬板的韧性磨球的韧性。磨机中衬板磨球物料的三者关系，如同锻造中砧子锤头被锻物的三者关系。 湿式磨机则有强酸、弱酸和中性的介质之分。所有的湿磨之磨损都是腐蚀磨损+磨料磨损，只是偏于某方面的程度不同罢了。在强酸工况下（PH3）是以腐蚀磨损为主，以磨料磨损为辅。这两种磨损的失重量都很大，因为磨料及时去除被腐蚀的基体表面，而未被腐蚀的基体表层又很快暴露在强酸介质中，加速了腐蚀磨损。在这种交互作用下，基体表面是均匀削蚀。 在弱酸介质中（PH35），基体的磨损失重是腐蚀磨损与磨料磨损共同作用的结果。磨料的冲击使腐蚀产物不断去除，基体不断暴露在介质中，使之进一步被腐蚀。同时，磨料的冲刷把基体表面的钝化膜撕掉，腐蚀磨损的失重量增加。 在中性介质中（PH67），基体大部分处于钝化状态，失重主要取决于基体的抗冲击磨损的能力，即抵抗磨料磨损的能力，而腐蚀磨损是微不足道的。 这些工况条件，主要体现在金矿、铜矿、铁矿和磷矿中。其衬板以高碳中低合金钢为好。磨球也不易选用高合金材质。以减少电化学作用。 对于碱性工况条件（如铝矿、氧化铝厂），尤其热强碱性铝矿浆（80，PH14），磨机的衬板以多元低合金钢为主。万不可选用高锰钢衬板，因为它有碱脆现象，在使用中易开裂。 选用什么材质，与工况条件（酸、碱、干磨、湿磨）、磨机大小,物料的硬度与形状,转速的高低等等有着密切关系,