低合金耐磨钢市公开课一等奖省赛课获奖课件

第十三章低合金耐磨铸钢低合金耐磨钢第1页一、概述低合金耐磨铸钢是20世纪60年代以后发展起来一个耐磨材料，这种钢以废钢为主要原材料，添加少许合金元素，铸造成型，并经适当热处理，取得良好强韧性，满足不一样使用要求，而且有相当大发展潜力和广泛应用前景。低合金耐磨钢第2页二、低合金耐磨钢优点1、较高硬度与耐磨性低合金钢硬度主要决定于钢含碳量与热处理工艺。低合金钢硬度高于水韧处理后高锰钢硬度，因而含有较高耐磨性。2、良好韧性和脆断抗力低合金铸钢在硬度大于HRC60前提下，冲击韧性可达20—40J／cm，低于高锰钢但优于各类铸铁。低合金钢含有良好硬度与韧性综合性能，而且经过改改变学成份与热处理工艺能够得到不一样性能

低合金耐磨钢第3页3、较高淬透性中、高碳低合金钢经过适当合金化，含有很高淬透性，能使200mm厚钢截面淬透，或使一定厚度截面零件空冷，可取得马氏体组织，以降低工件淬火时变形与开裂。4、良好工艺性低合金钢可依据工件使用要求与工厂生产条件，采取最合理生产方式与工艺。如铸，锻、轧，焊和机加工等，也可采取复合工艺。低合金耐磨钢第4页5、很好经济性低合金钢中常加元素如Si，Mn，B和稀土等，适当加入Cr，Mo，V，Ti，Ni等合金元素，同时合金元素加入量也少。易于推广与发展。成本低，经济效益高。低合金耐磨钢第5页三、低合金钢成份设计基本标准

依据磨损理论，耐磨性不是单纯物理量，在一定工况条件下，与材质本身强度、硬度、塑性、韧性等相关，要想提升耐磨性，就要提升材质综合机械性能。既要确保足够韧性，又要具备较高硬度。为了使低合金耐磨钢取得上述性能，则要经过合理成份设计和适当热处理来确保，对低合金钢成份设计基本标准是微量多元化，并注意结合资源特点，主要元素有；碳、锰、硅、铬、钼、硼和稀土等。低合金耐磨钢第6页3.1碳及合金元素作用3.1.1碳钢中含碳量主要决定于零件工况条件。低碳钢(0.2％～0.3％C)淬火后取得低碳板条马氏体组织，其韧性高，并含有适当硬度(HRC40～50)，适合用于要求韧性高，耐磨性较低工件。高碳钢(0。6％～0．9％C)淬火后显微组织以片状孪晶马氏体为主，硬度高(HRC≥60)，脆性大，适合用于要求耐磨性高、韧性较低工件。中碳钢(0.4％～0.6％C)淬火后是混合型马氏体组织，适合用于要求较高耐磨性和足够韧性工件。低合金耐磨钢第7页3.1.2锰锰在钢中一部分溶于固溶体，另一部分形成合金渗碳体(Fe，Mn)3C，其主要优点是显著提升钢淬透性，普通含量小于2％。锰还降低Ms点，淬火组织中残余奥氏体增多。锰不利影响是增加钢过热敏感性，易使钢晶粒粗化。另外还增加钢回火脆性。低合金耐磨钢第8页3.1.3硅硅在钢中只溶于固溶体，不形成碳化物，使铁素体固溶强化，并能提升钢回火软化抗力，推迟第一类回火脆性。其含量普通小于1.5％，硅含量过高会降低钢塑性和韧性，提升韧-脆性转变温度，增加钢脱碳倾向。低合金耐磨钢第9页3.1.4铬铬在钢中既能溶于固溶体，又能形成碳化物。铬能使固溶体强化并提升钢淬透性和回火稳定性。低合金钢中含铬量普通小于2％(最高可达4％)。其主要缺点是增加钢回火脆性。低合金耐磨钢第10页3.1.5钼钼在钢中既可溶于固溶体也能形成碳化物，它固溶于钢中能显著提升钢淬透性及回火稳定性，改进钢韧性，并能降低或抑制回火脆性。低合金钢中含钼量普通小于0.5％(最高达1%)，钼还能显著提升钢高温强度。低合金耐磨钢第11页3.1.6镍镍只溶于固溶体，不形成碳化物，能提升钢淬透性，尤其是与铬、钼等合金元素共同加入钢中时，其作用更强。镍在产生固溶强化同时，还提升钢塑性与韧性。镍不但提升钢常温塑性和韧性，而且能改进钢低温韧性，降低钢韧-脆性转变温度。镍在低合金钢中含量普通小于1％。低合金耐磨钢第12页3.1.7硼微量硼（0.001％～0.003％）能强烈提升钢淬透性。但含硼量过高在晶界形成硼化物使钢脆性增大。另外在适当合金元素(主要是锰，钼等)配合下，空冷可取得贝氏体组织。低合金耐磨钢第13页3.1.8钛、钒、铌钢中加入微量钛，钒及铌等合金元素能形成碳化物和氮化物，可细化组织，改进韧性，适当增加耐磨性。低合金耐磨钢第14页3.1.9稀土元素我国稀土元素资源丰富，它在钢中作用主要是脱氧，去硫、净化钢液，改进夹杂物形态和分布，细化晶粒，改进铸造组织，提升钢常温及低温韧性，改进钢质量。低合金耐磨钢第15页四、低合金耐磨钢类型4.1水淬低合金耐磨铸钢ZG30CrMnSiMoTi低合金耐磨钢是针对矿山球磨机锤头和衬板工况条件而研究一个水淬耐磨钢，它含有强度、硬度和韧性相配合特点，含有辽阔应用前景。低合金耐磨钢第16页ZG30CrMnSiMoTi化学成份为：0.28～0.35%C，1.2～1.6%Si,1.2～1.7%Mn,1.0～1.5%Cr，0.3～0.5%Mo，0.06～0.12%Ti。ZG30CrMnSiMoTi热处理工艺:900℃水淬和250℃回火。ZG30CrMnSiMoTi力学性能：σb≥1650,σs≥1400,αk=80,HRC=56。低合金耐磨钢第17页4.2油淬低合金耐磨铸钢ZG50Cr2MnSiNiMo耐磨钢是针对破碎机锤头而研制一个新型耐磨材料。因为破碎机锤头磨损严重，为了提升锤头使用寿命，开发研制该材料锤头。该锤头广泛应用于矿山、电力、建材等行业，该锤头使用寿命比高锰钢提升1倍以上。低合金耐磨钢第18页ZG50Cr2MnSiNiMo化学成份为：0.45～0.65%C，1.5～2.5%Cr，1.2～1.5%Mn，0.8～1.2%Si，0.5～1.2%Ni，0.3～0.4%Mo。ZG50Cr2MnSiNiMo热处理工艺为：920～940℃淬火，320～340℃回火。ZG50Cr2MnSiNiMo性能为：αk=12J/cm2,HRC=54。低合金耐磨钢第19页耐磨合金钢分为三类1、第一类耐磨低合金钢，合金元素总质量分数不超出5%。2、第二类耐磨中合金钢，合金元素总质量分数为5%-10%。3、第三类耐磨高合金钢，合金元素总质量分数超出10%.低合金耐磨钢第20页1、耐磨低合金钢

ZG30Cr1Si1MnREBZG32Ni2CrMoREZG30CrSi1MnMoVZG35Cr2Si1MnMoZG38Mn2SiREBZG40Si2Cr1MnMoVZG50Cr2Ni1SiMnMoZG60Cr2Si1MnMoNiZG75Cr2Mn2SiMoREBZG86Cr2SiMo低合金耐磨钢第21页2、耐磨中合金钢

ZG35Cr4Mo1W1SiVZG40Cr3Si1MnMoVZG50Cr5SiMoREZG52Mn3Si2Cr1MoREZG55Cr2SiMnCuMoZG60Cr4MoVREZG75Cr6SiMnMoREZG90Cr5SiMnMoRE低合金耐磨钢第22页3、耐磨高合金钢ZG22Cr8Ni2MoTiREZG55Cr25Ni3MnSiMoREZGCr13SiMoZGW6Mo5Cr4VAlREZGCr12V8Co7MoWZGV5Cr5MoWCoNbNi低合金耐磨钢第23页五、低合金耐磨铸钢熔炼生产⑴原材料低合金耐磨铸钢原材料主要有废钢、回炉钢件、铁合金（锰铁、铬铁、硅铁、钼铁、镍铁等）。⑵熔炼设备普通情况下，熔炼低合金耐磨铸钢主要使用中频感应电炉、电弧炉。低合金耐磨钢第24页⑶熔炼工艺（中频感应电炉）按百分比加入废钢、回炉钢件和铁合金，熔炼时铬铁、钼铁和镍铁等随废钢等一起加入，锰铁在出炉前10分钟