自19世纪中叶球磨机问世以来,应用于冶金、矿山、建材、电力及煤碳等行业的耐磨材料已达数百种之多,目前发展成为耐磨钢、耐磨铸铁两大系列。进进20世纪70年代,随着电铲、球磨机等设备逐渐向大型化发展,对耐磨材料的性能提出了更高的要求。这些设备要求所用的耐磨材料不仅要能承受较大的冲击载荷,而且要有更高的耐磨性及使用寿命。
在我国,目前广泛使用的耐磨材料仍以高锰钢为主。然而很多研究及工程实践表明,在中低冲击载荷作用下,高锰钢并不耐磨。高铬白口铸铁于20世纪30年代先后在美国和英国试制成功,是目前国内外公认的最好的工程类抗磨材料。高铬铸铁属于合金铸铁,含有大量的铬,通常要经过高温热处理且必须用电炉熔化,所以高铬铸铁的价格很贵,另一方面,韧性较差(ak=5~9J/cm2),在冲击较大的情况下不宜使用。如此而言,在中等冲击载荷下所用钢种不好选取,贝氏体低合金耐磨铸钢就是在这样的背景下出现的,主要有Mo-B系和Mn-B系两大合金系。但由于Mo价格昂贵, 限制了Mo-B系钢的发展,而Mn是进步钢强度最便宜的元素之一,它在钢中能明显扩大奥氏体相区,降低相变温度,细化相变组织,改变组织结构。当w(C)<0.6%时,Mn不仅起到进步强度的作用,并能有效保证塑性和韧性,对低合金钢的耐蚀性也无明显影响。立足于国内资源,研究Mn对低合金耐磨铸钢组织和力学性能的影响,并在此基础上指导开发出工艺参数范围宽、具有较高强韧性、抗磨性能优良的低合金抗磨钢。
实验用钢为中低碳C-Si-Mn-Mo系贝氏体铸钢,主要含有C、Si、Mn、Mo 四种合金元素,其中锰含量(质量分数,%)分别为2.4、2.8、3.0;w( C)=0.2~0.6;w(Si)=0.6~2.0;w(Mo)控制在0.2~0.8。试样的热处理奥氏体化温度均为840℃,加热都在S×2-10-12电阻炉中进行,用阶段式加热实现升温速度小于200℃/h的限制,以接近实际生产条件,试样出炉后在静止的空气中冷却。
结果表明,随着钢中Mn含量增加,其硬度明显上升,冲击韧度下降,要开发具有较高强韧性、耐磨性能优良的低合金耐磨铸钢,同时应考虑钢的本钱,锰含量应控制在2.8%以下。材料在铸态下便获得了以下贝氏体为主的组织,说明控制合金元素C、Si、Mn、Mo的含量,尤其是Mn的含量,能极大地进步钢的淬透性,以使钢在铸态或连续空冷条件下,在较宽的成分范围内得到贝氏体为主的显微组织。同时简化了生产工艺,实际生产应用价值极高,具有极大的经济和社会效益,应用远景广阔。
来源: 大宗商品网