低合金耐磨鋼市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

第十三章低合金耐磨鑄鋼低合金耐磨鋼第1頁一、概述低合金耐磨鑄鋼是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來一個耐磨材料，這種鋼以廢鋼為主要原材料，添加少許合金元素，鑄造成型，并經(jīng)適當(dāng)熱處理，取得良好強(qiáng)韌性，滿足不一樣使用要求，而且有相當(dāng)大發(fā)展?jié)摿蛷V泛應(yīng)用前景。低合金耐磨鋼第2頁二、低合金耐磨鋼優(yōu)點1、較高硬度與耐磨性低合金鋼硬度主要決定于鋼含碳量與熱處理工藝。低合金鋼硬度高于水韌處理后高錳鋼硬度，因而含有較高耐磨性。2、良好韌性和脆斷抗力低合金鑄鋼在硬度大于HRC60前提下，沖擊韌性可達(dá)20—40J／cm，低于高錳鋼但優(yōu)于各類鑄鐵。低合金鋼含有良好硬度與韌性綜合性能，而且經(jīng)過改改變學(xué)成份與熱處理工藝能夠得到不一樣性能

低合金耐磨鋼第3頁3、較高淬透性中、高碳低合金鋼經(jīng)過適當(dāng)合金化，含有很高淬透性，能使200mm厚鋼截面淬透，或使一定厚度截面零件空冷，可取得馬氏體組織，以降低工件淬火時變形與開裂。4、良好工藝性低合金鋼可依據(jù)工件使用要求與工廠生產(chǎn)條件，采取最合理生產(chǎn)方式與工藝。如鑄，鍛、軋，焊和機(jī)加工等，也可采取復(fù)合工藝。低合金耐磨鋼第4頁5、很好經(jīng)濟(jì)性低合金鋼中常加元素如Si，Mn，B和稀土等，適當(dāng)加入Cr，Mo，V，Ti，Ni等合金元素，同時合金元素加入量也少。易于推廣與發(fā)展。成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。低合金耐磨鋼第5頁三、低合金鋼成份設(shè)計基本標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)磨損理論，耐磨性不是單純物理量，在一定工況條件下，與材質(zhì)本身強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等相關(guān)，要想提升耐磨性，就要提升材質(zhì)綜合機(jī)械性能。既要確保足夠韌性，又要具備較高硬度。為了使低合金耐磨鋼取得上述性能，則要經(jīng)過合理成份設(shè)計和適當(dāng)熱處理來確保，對低合金鋼成份設(shè)計基本標(biāo)準(zhǔn)是微量多元化，并注意結(jié)合資源特點，主要元素有；碳、錳、硅、鉻、鉬、硼和稀土等。低合金耐磨鋼第6頁3.1碳及合金元素作用3.1.1碳鋼中含碳量主要決定于零件工況條件。低碳鋼(0.2％～0.3％C)淬火后取得低碳板條馬氏體組織，其韌性高，并含有適當(dāng)硬度(HRC40～50)，適合用于要求韌性高，耐磨性較低工件。高碳鋼(0。6％～0．9％C)淬火后顯微組織以片狀孿晶馬氏體為主，硬度高(HRC≥60)，脆性大，適合用于要求耐磨性高、韌性較低工件。中碳鋼(0.4％～0.6％C)淬火后是混合型馬氏體組織，適合用于要求較高耐磨性和足夠韌性工件。低合金耐磨鋼第7頁3.1.2錳錳在鋼中一部分溶于固溶體，另一部分形成合金滲碳體(Fe，Mn)3C，其主要優(yōu)點是顯著提升鋼淬透性，普通含量小于2％。錳還降低Ms點，淬火組織中殘余奧氏體增多。錳不利影響是增加鋼過熱敏感性，易使鋼晶粒粗化。另外還增加鋼回火脆性。低合金耐磨鋼第8頁3.1.3硅硅在鋼中只溶于固溶體，不形成碳化物，使鐵素體固溶強(qiáng)化，并能提升鋼回火軟化抗力，推遲第一類回火脆性。其含量普通小于1.5％，硅含量過高會降低鋼塑性和韌性，提升韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度，增加鋼脫碳傾向。低合金耐磨鋼第9頁3.1.4鉻鉻在鋼中既能溶于固溶體，又能形成碳化物。鉻能使固溶體強(qiáng)化并提升鋼淬透性和回火穩(wěn)定性。低合金鋼中含鉻量普通小于2％(最高可達(dá)4％)。其主要缺點是增加鋼回火脆性。低合金耐磨鋼第10頁3.1.5鉬鉬在鋼中既可溶于固溶體也能形成碳化物，它固溶于鋼中能顯著提升鋼淬透性及回火穩(wěn)定性，改進(jìn)鋼韌性，并能降低或抑制回火脆性。低合金鋼中含鉬量普通小于0.5％(最高達(dá)1%)，鉬還能顯著提升鋼高溫強(qiáng)度。低合金耐磨鋼第11頁3.1.6鎳鎳只溶于固溶體，不形成碳化物，能提升鋼淬透性，尤其是與鉻、鉬等合金元素共同加入鋼中時，其作用更強(qiáng)。鎳在產(chǎn)生固溶強(qiáng)化同時，還提升鋼塑性與韌性。鎳不但提升鋼常溫塑性和韌性，而且能改進(jìn)鋼低溫韌性，降低鋼韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度。鎳在低合金鋼中含量普通小于1％。低合金耐磨鋼第12頁3.1.7硼微量硼（0.001％～0.003％）能強(qiáng)烈提升鋼淬透性。但含硼量過高在晶界形成硼化物使鋼脆性增大。另外在適當(dāng)合金元素(主要是錳，鉬等)配合下，空冷可取得貝氏體組織。低合金耐磨鋼第13頁3.1.8鈦、釩、鈮鋼中加入微量鈦，釩及鈮等合金元素能形成碳化物和氮化物，可細(xì)化組織，改進(jìn)韌性，適當(dāng)增加耐磨性。低合金耐磨鋼第14頁3.1.9稀土元素我國稀土元素資源豐富，它在鋼中作用主要是脫氧，去硫、凈化鋼液，改進(jìn)夾雜物形態(tài)和分布，細(xì)化晶粒，改進(jìn)鑄造組織，提升鋼常溫及低溫韌性，改進(jìn)鋼質(zhì)量。低合金耐磨鋼第15頁四、低合金耐磨鋼類型4.1水淬低合金耐磨鑄鋼ZG30CrMnSiMoTi低合金耐磨鋼是針對礦山球磨機(jī)錘頭和襯板工況條件而研究一個水淬耐磨鋼，它含有強(qiáng)度、硬度和韌性相配合特點，含有遼闊應(yīng)用前景。低合金耐磨鋼第16頁ZG30CrMnSiMoTi化學(xué)成份為：0.28～0.35%C，1.2～1.6%Si,1.2～1.7%Mn,1.0～1.5%Cr，0.3～0.5%Mo，0.06～0.12%Ti。ZG30CrMnSiMoTi熱處理工藝:900℃水淬和250℃回火。ZG30CrMnSiMoTi力學(xué)性能：σb≥1650,σs≥1400,αk=80,HRC=56。低合金耐磨鋼第17頁4.2油淬低合金耐磨鑄鋼ZG50Cr2MnSiNiMo耐磨鋼是針對破碎機(jī)錘頭而研制一個新型耐磨材料。因為破碎機(jī)錘頭磨損嚴(yán)重，為了提升錘頭使用壽命，開發(fā)研制該材料錘頭。該錘頭廣泛應(yīng)用于礦山、電力、建材等行業(yè)，該錘頭使用壽命比高錳鋼提升1倍以上。低合金耐磨鋼第18頁ZG50Cr2MnSiNiMo化學(xué)成份為：0.45～0.65%C，1.5～2.5%Cr，1.2～1.5%Mn，0.8～1.2%Si，0.5～1.2%Ni，0.3～0.4%Mo。ZG50Cr2MnSiNiMo熱處理工藝為：920～940℃淬火，320～340℃回火。ZG50Cr2MnSiNiMo性能為：αk=12J/cm2,HRC=54。低合金耐磨鋼第19頁耐磨合金鋼分為三類1、第一類耐磨低合金鋼，合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超出5%。2、第二類耐磨中合金鋼，合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-10%。3、第三類耐磨高合金鋼，合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)超出10%.低合金耐磨鋼第20頁1、耐磨低合金鋼

ZG30Cr1Si1MnREBZG32Ni2CrMoREZG30CrSi1MnMoVZG35Cr2Si1MnMoZG38Mn2SiREBZG40Si2Cr1MnMoVZG50Cr2Ni1SiMnMoZG60Cr2Si1MnMoNiZG75Cr2Mn2SiMoREBZG86Cr2SiMo低合金耐磨鋼第21頁2、耐磨中合金鋼

ZG35Cr4Mo1W1SiVZG40Cr3Si1MnMoVZG50Cr5SiMoREZG52Mn3Si2Cr1MoREZG55Cr2SiMnCuMoZG60Cr4MoVREZG75Cr6SiMnMoREZG90Cr5SiMnMoRE低合金耐磨鋼第22頁3、耐磨高合金鋼ZG22Cr8Ni2MoTiREZG55Cr25Ni3MnSiMoREZGCr13SiMoZGW6Mo5Cr4VAlREZGCr12V8Co7MoWZGV5Cr5MoWCoNbNi低合金耐磨鋼第23頁五、低合金耐磨鑄鋼熔煉生產(chǎn)⑴原材料低合金耐磨鑄鋼原材料主要有廢鋼、回爐鋼件、鐵合金（錳鐵、鉻鐵、硅鐵、鉬鐵、鎳鐵等）。⑵熔煉設(shè)備普通情況下，熔煉低合金耐磨鑄鋼主要使用中頻感應(yīng)電爐、電弧爐。低合金耐磨鋼第24頁⑶熔煉工藝（中頻感應(yīng)電爐）按百分比加入廢鋼、回爐鋼件和鐵合金，熔煉時鉻鐵、鉬鐵和鎳鐵等隨廢鋼等一起加入，錳鐵在出爐前10分鐘