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1、二、低合金耐磨钢的优二、低合金耐磨钢的优点点1 1、较高的硬度与耐磨性、较高的硬度与耐磨性低合金钢的硬度主要决定于钢的含碳量与热低合金钢的硬度主要决定于钢的含碳量与热处理工艺。低合金钢的硬度高于水韧处理后处理工艺。低合金钢的硬度高于水韧处理后高锰钢的硬度,因而具有较高的耐磨性。高锰钢的硬度,因而具有较高的耐磨性。2 2、良好的韧性和脆断抗力、良好的韧性和脆断抗力低合金铸钢在硬度大于低合金铸钢在硬度大于HRC60HRC60的前提下,冲击的前提下,冲击韧性可达韧性可达202040J40Jcmcm,低于高锰钢但优于,低于高锰钢但优于各类铸铁。低合金钢具有良好的硬度与韧性各类铸铁。低合金钢具有良好的硬
2、度与韧性的综合性能,而且通过改变化学成分与热处的综合性能,而且通过改变化学成分与热处理工艺可以得到不同的性能理工艺可以得到不同的性能 第1页/共27页3 3、较高的淬透性、较高的淬透性中、高碳低合金钢通过适当的合金化,具有很高的淬透性,能使中、高碳低合金钢通过适当的合金化,具有很高的淬透性,能使200mm200mm厚的厚的钢截面淬透,或使一定厚度截面的零件空冷,可获得马氏体组织,以减少工钢截面淬透,或使一定厚度截面的零件空冷,可获得马氏体组织,以减少工件淬火时的变形与开裂。件淬火时的变形与开裂。4 4、良好的工艺性、良好的工艺性 低合金钢可根据工件的使用要求与工厂的生产条件,采用最合理的生产方
3、式低合金钢可根据工件的使用要求与工厂的生产条件,采用最合理的生产方式与工艺。如铸,锻、轧,焊和机加工等,也可采用复合工艺。与工艺。如铸,锻、轧,焊和机加工等,也可采用复合工艺。第2页/共27页5 5、较好的经济性、较好的经济性低合金钢中常加元素如低合金钢中常加元素如SiSi,MnMn,B B和稀土等,适当加入和稀土等,适当加入CrCr,MoMo,V V,TiTi,NiNi等合金元素,同时等合金元素,同时合金元素加入量也少。易于推广合金元素加入量也少。易于推广与发展。成本低,经济效益高。与发展。成本低,经济效益高。第3页/共27页三、低合金钢的成分设计基本原三、低合金钢的成分设计基本原则则 根据
4、磨损理论,耐磨性不是单纯的物理量,在一定工况条件下,与材质本身根据磨损理论,耐磨性不是单纯的物理量,在一定工况条件下,与材质本身的强度、硬度、塑性、韧性等有关,要想提高耐磨性,就要提高材质的综合的强度、硬度、塑性、韧性等有关,要想提高耐磨性,就要提高材质的综合机械性能。既要保证足够韧性,又要具备较高硬度。为了使低合金耐磨钢获机械性能。既要保证足够韧性,又要具备较高硬度。为了使低合金耐磨钢获得上述性能,则要通过合理的成分设计和适当的热处理来保证,对低合金钢得上述性能,则要通过合理的成分设计和适当的热处理来保证,对低合金钢的成分设计基本原则是微量多元化,并注意结合资源特点,主要元素有;碳、的成分设
5、计基本原则是微量多元化,并注意结合资源特点,主要元素有;碳、锰、硅、铬、钼、硼和稀土等。锰、硅、铬、钼、硼和稀土等。第4页/共27页3.1 3.1 碳及合金元素的作碳及合金元素的作用用3.1.1 3.1.1 碳碳钢中的含碳量主要决定于零件的工况条件。钢中的含碳量主要决定于零件的工况条件。低碳钢低碳钢(0.2(0.20.30.3C)C)淬火后获得低碳淬火后获得低碳板条马氏体组织,其韧性高,并具有适当板条马氏体组织,其韧性高,并具有适当的硬度的硬度(HRC40(HRC4050)50),适用于要求韧性高,适用于要求韧性高,耐磨性较低的工件。耐磨性较低的工件。高碳钢高碳钢(0(0。6 60 09 9C
6、)C)淬火后的显微淬火后的显微组织以片状孪晶马氏体为主,硬度高组织以片状孪晶马氏体为主,硬度高(HRC60)(HRC60),脆性大,适用于要求耐磨性,脆性大,适用于要求耐磨性高、韧性较低的工件。高、韧性较低的工件。中碳钢中碳钢(0.4(0.40.60.6C)C)淬火后是混合型淬火后是混合型马氏体组织,适用于要求较高耐磨性和足马氏体组织,适用于要求较高耐磨性和足够韧性的工件。够韧性的工件。第5页/共27页3.1.2 3.1.2 锰锰锰在钢中一部分溶于固溶体,另一部分形成合金渗碳体锰在钢中一部分溶于固溶体,另一部分形成合金渗碳体(Fe(Fe,Mn)3CMn)3C,其主要优点是显著提高钢的淬透性,一
7、般含量小于其主要优点是显著提高钢的淬透性,一般含量小于2 2。锰还降低。锰还降低MsMs点,点,淬火组织中残余奥氏体增多。锰的不利影响是增加钢的过热敏感性,易淬火组织中残余奥氏体增多。锰的不利影响是增加钢的过热敏感性,易使钢的晶粒粗化。另外还增加钢的回火脆性。使钢的晶粒粗化。另外还增加钢的回火脆性。第6页/共27页3.1.3 3.1.3 硅硅硅在钢中只溶于固溶体,不形硅在钢中只溶于固溶体,不形成碳化物,使铁素体固溶强化,成碳化物,使铁素体固溶强化,并能提高钢的回火软化抗力,并能提高钢的回火软化抗力,推迟第一类回火脆性。其含量推迟第一类回火脆性。其含量一般小于一般小于1.51.5,硅含量过高会,
8、硅含量过高会降低钢的塑性和韧性,提高韧降低钢的塑性和韧性,提高韧-脆性转变温度,增加钢的脱碳脆性转变温度,增加钢的脱碳倾向。倾向。第7页/共27页3.1.43.1.4铬铬 铬在钢中既能溶于固溶体,又铬在钢中既能溶于固溶体,又能形成碳化物。铬能使固溶体能形成碳化物。铬能使固溶体强化并提高钢的淬透性和回火强化并提高钢的淬透性和回火稳定性。低合金钢中含铬量一稳定性。低合金钢中含铬量一般小于般小于2 2(最高可达最高可达4 4)。其。其主要缺点是增加钢的回火脆性。主要缺点是增加钢的回火脆性。第8页/共27页3.1.5 3.1.5 钼钼钼在钢中既可溶于固溶体也能形钼在钢中既可溶于固溶体也能形成碳化物,它
9、固溶于钢中能显著成碳化物,它固溶于钢中能显著提高钢的淬透性及回火稳定性,提高钢的淬透性及回火稳定性,改善钢的韧性,并能降低或抑制改善钢的韧性,并能降低或抑制回火脆性。低合金钢中含钼量一回火脆性。低合金钢中含钼量一般小于般小于0.50.5 (最高达最高达1%)1%),钼,钼还能显著提高钢的高温强度。还能显著提高钢的高温强度。第9页/共27页3.1.63.1.6镍镍 镍只溶于固溶体,不形成碳化物,能提高钢的淬透性,特别是与铬、钼等合镍只溶于固溶体,不形成碳化物,能提高钢的淬透性,特别是与铬、钼等合金元素共同加入钢中时,其作用更强。镍在产生固溶强化的同时,还提高钢金元素共同加入钢中时,其作用更强。镍
10、在产生固溶强化的同时,还提高钢的塑性与韧性。镍不仅提高钢的常温塑性和韧性,而且能改善钢的低温韧性,的塑性与韧性。镍不仅提高钢的常温塑性和韧性,而且能改善钢的低温韧性,降低钢的韧降低钢的韧-脆性转变温度。镍在低合金钢中含量一般小于脆性转变温度。镍在低合金钢中含量一般小于1 1。第10页/共27页3.1.7 3.1.7 硼硼微量硼(微量硼(0.0010.0010.0030.003)能)能强烈提高钢的淬透性。但含硼量强烈提高钢的淬透性。但含硼量过高在晶界形成硼化物使钢的脆过高在晶界形成硼化物使钢的脆性增大。此外在适当的合金元素性增大。此外在适当的合金元素(主要是锰,钼等主要是锰,钼等)配合下,空冷配
11、合下,空冷可获得贝氏体组织。可获得贝氏体组织。第11页/共27页3.1.8 3.1.8 钛、钒、铌钛、钒、铌钢中加入微量的钛,钒及铌等合钢中加入微量的钛,钒及铌等合金元素能形成碳化物和氮化物,金元素能形成碳化物和氮化物,可细化组织,改善韧性,适当增可细化组织,改善韧性,适当增加耐磨性。加耐磨性。第12页/共27页3.1.93.1.9稀土元素稀土元素我国稀土元素资源丰富,它在我国稀土元素资源丰富,它在钢中的作用主要是脱氧,去硫、钢中的作用主要是脱氧,去硫、净化钢液,改善夹杂物的形态净化钢液,改善夹杂物的形态和分布,细化晶粒,改善铸造和分布,细化晶粒,改善铸造组织,提高钢的常温及低温韧组织,提高钢
12、的常温及低温韧性,改善钢的质量。性,改善钢的质量。第13页/共27页四、低合金耐磨钢的类四、低合金耐磨钢的类型型4.1 4.1 水淬低合金耐磨铸钢水淬低合金耐磨铸钢ZG30CrMnSiMoTiZG30CrMnSiMoTi低合金耐磨钢是低合金耐磨钢是针对矿山球磨机锤头和衬板的工针对矿山球磨机锤头和衬板的工况条件而研究的一种水淬耐磨钢,况条件而研究的一种水淬耐磨钢,它具有强度、硬度和韧性相配合它具有强度、硬度和韧性相配合的特点,具有广阔的应用前景。的特点,具有广阔的应用前景。第14页/共27页ZG30CrMnSiMoTiZG30CrMnSiMoTi的化学成分为:的化学成分为:0.280.280.3
13、5%C0.35%C,1.21.21.6%Si,1.6%Si,1.21.21.7%Mn,1.01.7%Mn,1.01.5%Cr1.5%Cr,0.30.30.5%Mo0.5%Mo,0.060.060.12%Ti0.12%Ti。ZG30CrMnSiMoTiZG30CrMnSiMoTi的热处理工艺的热处理工艺:900:900水淬和水淬和250250回火。回火。ZG30CrMnSiMoTiZG30CrMnSiMoTi的力学性能:的力学性能:b1650,s1400,b1650,s1400,k=80,HRC=56k=80,HRC=56。第15页/共27页4.2 4.2 油淬低合金耐磨铸钢油淬低合金耐磨铸钢Z
14、G50Cr2MnSiNiMoZG50Cr2MnSiNiMo耐磨钢是针对耐磨钢是针对破碎机锤头而研制的一种新型耐破碎机锤头而研制的一种新型耐磨材料。由于破碎机的锤头磨损磨材料。由于破碎机的锤头磨损严重,为了提高锤头的使用寿命,严重,为了提高锤头的使用寿命,开发研制的该材料锤头。该锤头开发研制的该材料锤头。该锤头广泛应用于矿山、电力、建材等广泛应用于矿山、电力、建材等行业,该锤头使用寿命比高锰钢行业,该锤头使用寿命比高锰钢提高提高1 1倍以上。倍以上。第16页/共27页ZG50Cr2MnSiNiMoZG50Cr2MnSiNiMo的化学成分为:的化学成分为:0.450.450.65%C0.65%C,
15、1.51.52.5%Cr2.5%Cr,1.21.21.5%Mn1.5%Mn,0.80.81.2%Si1.2%Si,0.50.51.2%Ni1.2%Ni,0.30.30.4%Mo0.4%Mo。ZG50Cr2MnSiNiMoZG50Cr2MnSiNiMo的热处理工艺为:的热处理工艺为:920920940940淬火,淬火,320320340340回回火。火。ZG50Cr2MnSiNiMoZG50Cr2MnSiNiMo的性能为:的性能为:k=12J/cm2,HRC=54k=12J/cm2,HRC=54。第17页/共27页耐磨合金钢分为三耐磨合金钢分为三类类1 1、第一类耐磨低合金钢,合金元、第一类耐磨
16、低合金钢,合金元素总质量分数不超过素总质量分数不超过5%5%。2 2、第二类耐磨中合金钢,合金元、第二类耐磨中合金钢,合金元素的总质量分数为素的总质量分数为5%-10%5%-10%。3 3、第三类耐磨高合金钢,合金元、第三类耐磨高合金钢,合金元素总质量分数超过素总质量分数超过10%.10%.第18页/共27页1 1、耐磨低合金钢、耐磨低合金钢ZG30Cr1Si1MnREBZG32Ni2CrMoREZG30CrSi1MnMoVZG35Cr2Si1MnMoZG38Mn2SiREBZG40Si2Cr1MnMoVZG50Cr2Ni1SiMnMoZG60Cr2Si1MnMoNiZG75Cr2Mn2SiM
17、oREBZG86Cr2SiMo第19页/共27页2 2、耐磨中合金钢、耐磨中合金钢ZG35Cr4Mo1W1SiVZG40Cr3Si1MnMoVZG50Cr5SiMoREZG52Mn3Si2Cr1MoREZG55Cr2SiMnCuMoZG60Cr4MoVREZG75Cr6SiMnMoREZG90Cr5SiMnMoRE第20页/共27页3 3、耐磨高合金钢、耐磨高合金钢ZG22Cr8Ni2MoTiREZG22Cr8Ni2MoTiREZG55Cr25Ni3MnSiMoREZG55Cr25Ni3MnSiMoREZGCr13SiMoZGCr13SiMoZGW6Mo5Cr4VAlREZGW6Mo5Cr4V
18、AlREZGCr12V8Co7MoWZGCr12V8Co7MoWZGV5Cr5MoWCoNbNiZGV5Cr5MoWCoNbNi第21页/共27页五、低合金耐磨铸钢的熔炼生五、低合金耐磨铸钢的熔炼生产产 原材料原材料低合金耐磨铸钢的原材料主要有废钢、回炉钢件、低合金耐磨铸钢的原材料主要有废钢、回炉钢件、铁合金(锰铁、铬铁、硅铁、钼铁、镍铁等)。铁合金(锰铁、铬铁、硅铁、钼铁、镍铁等)。熔炼设备熔炼设备一般情况下,熔炼低合金耐磨铸钢主要使用中频一般情况下,熔炼低合金耐磨铸钢主要使用中频感应电炉、电弧炉。感应电炉、电弧炉。第22页/共27页 熔炼工艺(中频感应电炉)熔炼工艺(中频感应电炉)按比例加
19、入废钢、回炉钢件和铁合金,熔炼时铬铁、钼铁和镍铁等随按比例加入废钢、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,锰铁在出炉前废钢等一起加入,锰铁在出炉前1010分钟加入。硅铁在出炉前分钟加入。硅铁在出炉前5 5分钟加分钟加入,铝在最后出炉时加入,出炉温度为入,铝在最后出炉时加入,出炉温度为15501550,硼铁和稀土等合金,硼铁和稀土等合金在浇注时加入。在浇注时加入。第23页/共27页第24页/共27页第25页/共27页2.5 2.5 低合金耐磨铸钢的应用低合金耐磨铸钢的应用主要应用于冶金、煤炭、建材、非金属矿山、电主要应用于冶金、煤炭、建材、非金属矿山、电力系统等行业。例如,破碎机锤头,球磨机衬板,力系统等行业。例如,破碎机锤头,球磨机衬板,装载机铲齿和农机抗磨配件。装载机铲齿和农机抗磨配件。第26页/共27页感谢您的观看!第27页/共27页
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