耐磨鋼的分類

目前已經開發出來的耐磨鋼種類很多,按照材料組織來分,主要有奧氏體耐磨鋼,貝氏體耐磨鋼,馬氏體耐磨鋼以及貝氏體-馬氏體耐磨鋼。按照材料成份來劃分有高錳鋼,超高錳鋼,低、中合金耐磨鋼等。

1、高錳鋼
高錳鋼是開發最早,歷史最悠久的一種耐磨材料,高錳鋼使用狀態的組織為奧氏體,它具有良好的韌性和加工硬化能力.即在強烈的沖擊載荷或擠壓載荷下,受力表面被加工硬化,硬度可從原始的200HB左右提高到500HB以上,而心部仍保持著良好的韌性.高錳鋼的這種建筑在加工硬化基礎上的優異耐磨性能使它的使用受到限制,因此,要擴大高錳鋼的應用范圍,必須對其進行改進性研究,進一步提高其耐磨。目前,在高錳鋼研究方面取得了一系列新進展,主要有:采用合金化的方法,添加Cr、Mo引起固溶強化,加入鈦形成碳化鈦,可引起彌散強化,并能細化結晶組織,最終達到強化基體,提高其耐磨性和屈服強度的目的.實驗表明,用這些方法加工出的用于冶金礦山的襯板,其使用壽命比高錳鋼提高50%~70%.工藝方面,采用鑄后利用余熱淬化的手段來替代傳統上使用加熱再進行水韌處理的方法,不但能簡化工藝,節約能源,縮短生產周期,而且經濟效益顯著,隨形變量的增加,組織內位錯及孿晶密度也隨之增大,晶粒大大細化.這是因為深度冷軋的高錳鋼表面形成的高密度位錯及孿晶組織,改善了鑄造高錳鋼產生的各向異性、氣孔等缺陷,能有效阻止磨粒造成的唐損表面的脆性剝落,同時,高錳鋼良好的心部韌性也將減少其磨損過程中的疲勞剝落.該軋制方法對提高高錳鋼使用效率及應用范圍具有積極的現實意義.

2、超高錳鋼
近年來,人們已開始著手對具有穩定奧氏體組織的超高錳鋼進行研究,主要是想在普通高錳鋼標準成分的基礎上通過提高碳,錳含量采達到改善錳鋼組織,提高耐唐性的目的.研究人員通過對Fe-C-Mn合金奧氏體的價電子結構進行分析發現,在含C、Mn原子的一個奧氏體晶胞內,C-Mn之間的結合力大于C—Fe之間的結合力.這樣,錳原子可通過對碳原于運動的拖曳提高碳的固溶度,而且利用錳不易和碳原子生成碳化物,來降低碳原于的擴散能力,抑制碳化物的析出.因此,同時提高碳,錳含量,不但可以提高錳鋼的加工硬化能力,而且可保持高韌性的奧氏體組織,使其在使用時具有良好的耐磨性.當前,變質處理技術在開發新的超高錳鋼鋼種的試驗中,已經取得了很大進展.科研人員在對超高錳鋼變質處理前后的組織進行研究發現,在未變質處理的組織中,晶粒較粗大,晶界共晶碳化物的網狀特征非常明顯;在變質處理的組織中,晶粒明顯細化,晶界碳化物的網狀特征得到明顯改善.這些成果的研發為改善超高錳鋼組織并提高其耐磨性提供了新的途徑.

3、低、中合金耐磨鋼
低,中合金耐磨鋼是很有發展前途的一類耐磨材料,具有以下特點.(1)合金含量較低,一般低合金鋼為3%—5%,中合金鋼為6%—8%.所加合金元素為國內資源豐富元素,如Cr、Si、Mn、B、RE等,而少含或不含貴重稀缺元素(Hi,Mo),易于推廣應用,經濟合算.(2)具有較高硬度,足夠韌性的綜合性能,在硬度大于50HRC的情況下,韌性ak值可達20—40J/cm2,采用低合金、多元素、復合合金化獲得淬硬態組織,可在較大范圍內控制硬度和韌性的匹配關系,在各類磨料磨損工況均可獲得較好的耐磨性.(3)具有良好淬透性,適當調整合金元素,可使不同尺寸工件淬透,也為空冷淬硬簡化熱處理工藝提供條件。(4)生產靈活易行,視工廠條件,可鑄、可鍛、也可軋制生產。(5)價格相對低廉,經濟效益較高。因而,低、中合金耐磨鋼有廣闊的應用前景和重要的推廣價值。

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