耐磨钢生产现状与分析.pdf

菜钢科技
2010年4月
专论与综述
耐磨钢生产现状与分析
刘军刚,冯璟,蔡晓娟,韩笑2
(1板带厂;2自动化部)
摘要:耐磨钢因其具有优良的抗磨损性能而被广泛地应用于エ业生产的各个领域。概述了
耐磨钢的主要技术要求、生产工艺以及国内外现状,并介绍了耐磨钢的研究进展。
关键词:耐磨钢生产现状
0前言
料,也同样在工程机械领域应用,延伸并扩大了高
锰钢的使用范围,已被机械行业认可,并成为趋
耐磨钢是广泛用于各种磨损工况的一类耐磨材势。显而易见,先进高强耐磨钢的研究开发、技术
料,自1882年英国 Hadifield发明了耐磨高锰钢开进步及产业化意义重大,对耐磨材料产业的发展非
始,100多年来,新的耐磨钢钢种层出不穷。耐磨钢常有益。
的冶炼、铸造、热处理和机加工工艺不断改进,综合
力学性能、耐磨性能和使用寿命都在逐步提高,广泛
耐磨钢技术要求和生产工艺
地应用于冶金、矿山、建材、电力铁路和军事等各个1.1牌号和成分
领域中,重点部件包括挖掘机斗齿、球磨机衬板、破
新下发的GB/124186-2009《工程机械用高强
碎机颚板、破碎壁、轧臼壁、拖拉机履带板、风扇磨冲度耐磨钢板》中明确规定了常用耐磨钢的牌号和化
击板和铁路道岔等等。
学成分,具体要求见表1。
在科学技术和现代工业高速发展的今天,许多
表1耐磨钢牌号和化学成分
工件和设备由于磨损而迅速失效,造成的材料浪费
化学成分(质量分数)/
和经济损失相当惊人。据统计,机械装备及其零件
C Si Mn S P Cr Ni Mo Ti
Als
的磨损所造成的经济损失占国民经济总产值4%左
NM3600.250.10,600.050.0150.800.500.500.060.000-0.00600.01
右。因此,解决磨损和延长部件的使用寿命成为设
NM4000.300.1701.600.050.001.000.100.500.0650.000-0.00.01
计、制造和使用各种机械设备时所需要考虑的首要
NM4500.350.701.700.050.0101.100.800.550.060.006-0.0060.01
问题,耐磨材料的发展已成为影响现代生产效率的
NMS000.380.701.730.0200.0001.201.00.650.060.000.0060.01
重要因素。
机械行业中传统的耐磨钢一般为高锰钢,虽然
NM530.380.101.70.,0200.0101.201.000.70.060.000.000.01
高锰钠具有加工硬化性,但只能在大的冲击载荷下
NMK0O0.450.731.900.00.0101.801.00.800.060.000-0.000.0
才能发挥其作用,而对于冲击载荷不大的工况而言
注:对于NM400及以下牌号,其Si、Mn含量可以分别提
其耐磨性无法提高。而且高锰钢加工硬化后,其屈
高至2.0%、2.2%,合金元素含置由供方确定。
服强度并不高,在较大力的作用下,工件有时也会
1.2生产工艺
产生开裂,难以达到预期的使用寿命。与高锰钢相
耐麾钢由转炉或电炉冶炼,并进行炉外精炼。
比,近年来,低合金耐磨钢用于制作中小型机械材通常,需要经过控制轧制或常规轧制后进行淬火加
回火处理。对于配置先进的生产线,可以采用DQ
作者简介:刘军刚(1980-),男,207年毕业于青岛科技大学材料物在线淬火加回火的工艺进行生产。部分薄规格产
理与化学专业。现为板带厂助理工程师。
品,可以不经过热处理。
刘军刚,等:耐磨钢生产现状与分析
第2期(总第146期)
要满足耐磨钢板高强度和良好的耐磨性要求,份额,其 HARDOX悍达 Extreme耐磨钢板硬度达到
钢质纯净度要求相对严格,同时,钢板要求强韧性合700HB
理搭配、可焊性良好,轧制工艺的合理制定以及热处
20世纪60年代中期,德国TKS开始生产的具
理工艺参数的优化都是非常关键的。
有高耐磨性能的特殊结构钢板,经淬火或调质热处
1.3交货状态
理,具有致密的马氏体或马氏体一贝氏体显微结构,
耐磨钢要想达到理想的综合性能,合理的交货生产的钢板厚度最大可达100mm。
状态是至关重要的,耐磨钢可以通过科学的调质工
日本JFE从上世纪50年代中期开始生产和销
艺,获得良好的强韧组合性能,也可提高钢的硬度售 JIFE EVERHARD系列耐磨钢板,除传统级别外
值,达到耐磨的目的。根据耐磨钢板等级和规格的JPE钢铁公司还成功研发了超级耐磨钢EH-SP,其
设计主要以淬火、淬火加回火、TMCP+回火或热轧耐磨性能已超过布氏硬度500级的钢板们
状态交货。
3耐磨钢的典型组织
2耐磨钢的国内外生产现状
3.1准贝氏体高强耐磨钢
2.1国内
20世纪80年代,康沫狂教授提出了“准贝氏
国内能生产高强度耐磨钢的厂家主要有舞钢、体”这一概念],国内外许多学者对其力学性能进
武钢、宝钢、南钢等,主要品种为NM360~400,年消行了大量研究。舞钢公司成功开发了准贝氏体高强
耗在30-60万t,通常使用厚度为6~80(100)mm。度耐磨钢?,它的综合性能超过了当前的典型贝氏
一些厂家产品已达到或超过国际水平,并出口到东体钢、调质钢等,具有良好的强韧性配合,在轧态+
南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地2。
低温回火后即可获得强度为1000MPa左右、硬度
舞钢生产的硬度HB≥360级的可焊接高强度为340-390HB的耐磨钢板。
结构用耐磨钢板,所制造的设备适用于在高磨损
通过研究表明?,准贝氏体钢的组织由贝氏体
高冲击的场合下使用,也可作为屈服强度≥700铁素体和残余奥氏体组成,钢中的BF是碳的过饱
MPa的高强度结构钢使用。在不损失强度的前提和間溶体,具有较高的强度和初性。一般的典型上
下,钢板具有良好的冲击韧性及焊接性能。宝钢先贝氏体是BF及在其间分布着平行于其长轴的贝氏
后开发了NM360,NM400级别耐磨钢,可供钢板体碳化物的混合体,典型的下贝氏体是BF及在其
的尺寸范围为厚度12~60mm,宽度900~4500上分布着与长轴约55°~56°的贝氏体碳化物的混
mm,长度8000~13000m。鞍山钢铁集团公司合体。由于碳化物的存在,严重影响了钢的组织和
与北京科技大学合作,成功进行了贝氏体-马氏体性能。为了避免贝氏体碳化物的出现,贝氏体钢中
耐磨钢板的研究开发,并且对其组织及力学性能进加入Si、Al等阻碍碳化物析出的合金元素。在贝氏
行了深入研究,已经能够生产NM360,NM400级体孕育期内,过冷奥氏体形成贫碳区和富碳区。BF
耐磨钢。另外,沈重开发研制了硬度达360HB的在过冷奥氏体的贫碳区形成,其间分布着富碳的残
NMC360耐磨钢板,其性能指标基本达到国外同类余奥氏体薄膜。通过实验表明,准贝氏体高强耐磨
产品水平时。
钢具有良好的耐磨性和焊接性能。
2.2国外
3.2奥氏体耐磨钢
当前国外生产耐磨钢板的著名厂家和产品有:
长期以来,高锰钢( ZGMNI3)被广泛用于制作
瑞典奥克隆德生产的 HARDOX系列;德国迪林根的矿山、建材工业、电力机械行业中承受冲击磨料磨损
400V和500V;德国蒂森