几种新型的耐磨材料.doc

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1、几种新型的耐磨材料摩擦和磨损是与机械设备整个运转系统有关的复杂过程，影响因素很多，相应地减少摩擦和提高耐磨性的措施也是多方面。然而，摩擦和磨损毕竟是发生在材料的表面层，因此，材料本身的特性是一个最基本的影响因素。随着科学技术和国民经济的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备（特别是高速运转的自动生产线）生产效率的重要因素。一国外耐磨材料应用情况经过30余年研究与发展的高峰期，国外耐磨材料的生产、应用已趋于稳定，发达国家已有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白

2、口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢、耐磨铸铁两大类。耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，从其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；从合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；从组织的不同可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。耐磨铸铁中的普通白口铁、低碳白口铸铁已近淘汰，代之以低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁。由于地球上的铬资源远大于镍，且价格较便宜，至今这两种材料已在耐磨铸铁中占有主导地位，从资源成本和耐磨性等方面考虑，镍硬铸铁的地位已在减

3、弱。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地。中铬铸铁则应用较少。人们常说的高铬铸铁实际上是指高铬钼白口铸铁，从含碳量可分为Cr15及Cr20两类，前者用于承受一般冲击磨损，后者用于高冲击磨损及厚度较大的耐磨件。含铬量为30%级以上的高铬铸铁则用于耐热、耐磨或耐腐蚀的工作。从整体上看合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板（用于混凝土搅拌机上）、耐磨管道等方面有着广泛的应用。国外耐磨铸钢有的使用极细珠光体组织，其硬度只有30HRC左右，但韧性很好，冲击功为Ak=80J以上。用来制作磨损不严重的工件

4、，如双进双出球磨机衬板，其含量在0.70%—0.75%左右，少量的合金元素可细化珠光体组织，但在制作衬板时其耐磨性很低（年磨损量达10mm/年）。用于大直径高冲击的矿用球磨机衬板，国外的含碳量从0.3%起至1.0%以上，合金元素含量从低、中到高合金。近年来发展了中高碳合金耐磨钢，旨在提高耐磨钢的硬度，合金元素主要是满足淬透性的需要。国外与国内所不同之处就是我国高碳、中高碳合金耐磨钢较少，其原因在于我国的冶炼、铸造、热处理工艺水平落后，不敢提高含碳量和合金含量。例如国外大型矿山磨机可使用高碳中合金耐磨钢衬板，又如电厂大型球磨机的高碳钢（含微量合金元

5、素）锻球，其碎球率为0，硬度为55—60HRC。虽然国外耐磨材料的生产和应用已趋于稳定，但科学研究并未停步，除了基础理论研究外，在应用研究方面，金属陶瓷、粉末冶金材料、有机材料及复合材料以快速发展起来，在个别方面有取代金属材料的势头。二对几种新型耐磨材料的简介1.硬质合金/铸钢新型复合耐磨材料人们在研制各种新型金属耐磨材料的同时，也在选用硬质合金制作易磨损的结构零件（即易磨损件），并已取得了很好的效果。用于制作易磨损件的硬质合金高速增长的主要原因是：第一，用其制作的易磨损件的使用寿命是用其他金属耐磨材料制作的易磨损件的几倍、几十倍、甚至上百倍。然

6、而硬质合金硬度高，脆性也大，用其制作的易磨损件往往在尚未达到预期的使用寿命时，就因破损、断裂等早期失效；第二，硬质合金是脆性材料，不能用于制作受冲击力大的易磨损件；第三，硬质合金造价高、一次性投资大，许多潜在用户相用而用不起。因此，硬质合金用作易磨损件受到一定的限制。事实上，绝大多数易磨损件只有部分表面为工作面，工作面的有效厚度也只在很小的范围（0.02—10mm）内，在运转过程中因工作面磨损过度，尺寸超差时就失效报废。如果易磨损件的工作面的有效厚度（或大于有效厚度）部分为硬度高、耐磨性好的昂贵材料—硬质合金，其余部分为强度高、韧性好的廉价材料—

7、铸钢，两者冶金结合时，这种叠层复合材料就具有硬质合金的高硬度、高耐磨性和钢的高强度、高韧性两者的优良性能，克服了两者的弱点。这种材料就是硬质合金/铸钢复合耐磨零件。将一定形状的硬质合金块经预处理后固定在金属型腔内指定的位置上，利用浇入钢液的热量使其与钢液接触的表面呈半熔融状态，凝固后在硬质合金和钢之间形成一个互溶的过渡区。通过这种冶金结合，可获得复合耐磨制件毛坯。这种之间具有两种材料的长处，因此可广泛应用于冷热冲压模具、粉末冶金模具、轧制金属的轧辊、机械设备的耐磨件、受冲击力较大的易磨损件及刃具、刀具、量具等。于硬质合金件比较，可节约硬质合金40

8、%以上，生产成本降低25%以上，而且使用寿命还有所提高。2.铝基高强度耐磨材料由于铝硅合金在力学性能、铸造性能方面存在一系列优点，所以是