【电力机械】ZG42CrMn2SiA40耐磨钢的研究.pdf

ZC42CrMn2SiMo耐臍钢的研笼
景煥然王洪刘京理
(沈阻治企机械)
〔摘要]本文对机衬板的使丌条件及其尖进行扼要介和分析,对路
簋硅化学成份的設計,热处理工艺的妍究及其他工艺性館的持点进行沚。該
种热裂敏性强,但朵用Ms点以上中止上冷却带溢回火使其金相粗織得到部分興氏
体的办法可以防止。山使理試表明,造鉻錳硅衬板工艺稳定易于控制,在
低冲市条件下使用具有較高的耐磨性,在有色矿!山衬板用寿命此高鋼提飞50
以上
引言
众所周知,高锰钢是使用历史悠久的耐材料,目前仍被广泛应用,原因在于它具
有良好的冲击韧性,另外它在受汕击成成カ作用时,会迅遠产生加工硬化,表面硬度提
商,使之具有非常好的耐磨性。如挖掘机斗齿、破醉机易损件等,高锰钢仍显示出较共
他材料优越的耐麾性,使后残体表面硬度可达HRe45~55。但在受神击负荷较小的麼
损条件下,如球磨机板使用后残体表面硬度只达B250~360,它的神击硬化特性未
能充分发挥,导致易蘑损钋寿命短。不难看出高锰钢并不是在任何条件下都有良好的耐
蘑性,寻求新的衬板材料是当前急待解决的谋题。
据資料介绍有的国家蘑机付坂用硬镍铸铁、高铬铸铁、锞铬钼合金钢以及橡胶等代
替高锰钢,取得了明显效果。迁几年国内耐磨材料及黁理的研究进展快,尤其是
机理方面的研究
根据我厂科研工作条件,采取了实验室和工业试验結合并进的办法,研謝出适阻于
低沖击鱼荷条件下的耐螣材料ZG42CrMn2SiMo钢。
黁机衬板約工作条件及其失效分析
付板与其他破碎设比,受神击載荷小、側受力状态复杂。工作中的磨机衬板既受
介质钢球和物料的直接冲击,随后在相对滑动中衬板受挤压擦划。加上机内有水
工作温度又较高(>ン40C),在液、汽体等作用下衬板还受腐慟作邦。
磨机衬板的臍损规律有别于其他易磨损件。从入料端到出料端随钢球和物料形状、大
小的变化,磨机内不同部位的衬板受力不同。导致衬板磨损碧度及表面形貌也不尽一样。
梖同的材料,研磨不同特性的物料,示出完全不同的耐磨性能。例如,魑便度
为=16~18赤铁矿石时,硬度较高的铬锰钢衬板的谢磨性与高锰纲相远,俔研磨硬
度较低的有色旷石。前者的耐性效果显著。
另外;衬叛的磨损还与机类型、直径、转数等密切相关。
这些事实充分说明“因材施用”十分重要,根据不同研磨物料的物瓔性能、黏构,
以及它们在研过程中对料的磨损特点,来选择具有不同性能的材料,方能得到好的
时磨效果。
从扫描电競下姚窯到衬板表层布满深浅不同大小否等的划痕和坑穴。工作中的衬板
受小能量多次重复沖击擦划,衬板表层运鉄发生接触寇芳、显徽切削、塑性变形、拼压
球伤,结果使衬板裘丽金属微粒不断剥离直至报废。这是衬板失效的主要形式。同一条
件下不同性能的材料其抗磨损能力不一样。高锰钢衬表面划痕深,孔穴稍大,沟槽边
缘有明显塑变形卷曲,而铬锰硅例板表回光滑、穎浅,无明显塑性变形现象。
衬板存在縮孔、缩松等缺陷,不但热处理易出现门题。而且在使用中由于缺陷处组
狈疏松极易被蘑损使衲板表面出现田形,一旦凹形出现遣成箧流导致损逖度加躺使付
板容易出现磨穿现象。这是剂板使用中期比较普存在的应引起重视的另一种失效形
式。应该指出,合理订铸造工艺,提高补板内在质量是避兔这种形式出现,提商村板
用寿命的一顼重要措施。
另外衬板在生产中存在微裂纹源,衬板工作中若受应力超过裂纹长天临界值时必然
长大延伸,在不间断的受カ中易造成衬板断裂。或衬板材料本身韧性过忯,满足不了使
用要求,當会出现跪新现象。二者皆能使衬板未使用到一定厚度便失效。试验初期的络
锰砝倒衲板由于化学成份偏高,撫处理不当经常現这种失效形式,卸机时付板厚度
般在30~50米,而高锰钢树板一般可使用到15毫米或更薄。说明在考虑材料性能
时,遗取合理的硬度和冲击韧性的配合十“分重要。
化学成份的设计
序机衬板件大且厚,般厚40~150毫米,畄先要蒙材料具有良好的淬透性,选取
铭馐砫系钢种并加适重钼以实蜕。衬板在工作中受神击カ,为防止脆断,还要有
定的韧性与之配合。另外,衬板消耗量大且在使用中属于整体磨损,因此还要求衬板
用钢具有较高的耐性。据此,材粁的磋含最不宜过高或低。控制适中的铬、锰、
珄含相搭配。
试验用冶炼设备为50公斤高炉,300公斤工频炉,エ业试验用5吨和15吨电呱
炉。通过反复成份筛选和批量工业试验,确定了ZG2CrMn2iMI。钢的较佳的化学成
份见表1。
表
钢的化学成份(%)
MI
M
0.38~0。451.5
0.9-1,5し0.9~1,40.2~0.3
≤0.04
四、ZG42CrMn21M钢的热处理、性能及金相纽织
4.1熟处理工艺的选择
为防止衬板切割浇、害口时热殺,以及达到细化晶粒、改善组织的目的,对铸造后
的衬板先进行退火处理。热处理工艺,选取850士10°C加热退火。
矿山试验证明,在低冲击使用条件下,纯马氏体铬锰碓钢衬板圏然耐瞻,但衬板易
裂造成过早失效。多次解割衬板残体发现,凡是使用中断裂的付板多属单一较粗大马氏
体组织,而爾蘑效果良好的衬板是马氏体和贝氏体混合组织,这为热处理工艺的确定嵸
供依据。
弻上述分折及钢的转变点,等温转变曲线、化学成份等,选850~870°C为钢的淬
火温度。但考虑到一般衬板件较厚,为使其充分奥体化、成份均匀,火温度不能过
低。同时为防止淬火热裂、组织粗大。表面脱磯等,淬火温度又不宜过高,确定880±
10°C保温4-6小时。
为了确定钢的最佳回火温度,作了不同回火温度对钢的硬度和紉性的影响试验,结
果表明,硬度随回火温度的升高而缓慢下降,神击初性在350°C出现最低点,说明铺的
国火跪性区在350°C左右。为了得到较高硬度而又保持一定韧性,采用260土10C保温
4~6小时低温回火。
据此,ZG42CtMn2iMo钢采取马氏体点以上中止冷却帯温回火的热处理工艺。此
材料的导热性差,控入炉温度和升温速度,最好中间均温。
先后采用过多种浄火介质,都进行过工艺对比试验;結果表明,聚乙烯醇水溶液淬
火和油淬效果良好能满足现行熱处理工穵要求。聚乙烯醇淬火剂的特点是冷却能力介于
水油之间低温接近油,使用安?且較经济,热处理后的件韧性不但达到油淬水平,硬
度还比油淬高IRc1~2。
4.2性能(见表1、表2)
试样的制取:在试验炉次浇注中期浇注干砂模ψ30三辦梅花试样,随窑经860C退
火,然后分别加工成所需尺寸试样,留加工余量,再经淬回火后腾制而成。
2
物理性能
的嫉界点("C
M。(°0
A
点
75
600
680
胀系数,a×10,毫米/米,"C,室置为13C
100
20?
400
500
13.0
14,2
8