低合金耐磨鋼課件

第十三章低合金耐磨鑄鋼

1一、概述低合金耐磨鑄鋼是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來的一種耐磨材料，這種鋼以廢鋼為主要原材料，添加少量合金元素，鑄造成型，并經(jīng)適當(dāng)熱處理，獲得良好強(qiáng)韌性，滿足不同使用要求，而且有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿蛷V泛應(yīng)用前景。一、概述低合金耐磨鑄鋼是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來的一2二、低合金耐磨鋼的優(yōu)點(diǎn)1、較高的硬度與耐磨性低合金鋼的硬度主要決定于鋼的含碳量與熱處理工藝。低合金鋼的硬度高于水韌處理后高錳鋼的硬度，因而具有較高的耐磨性。2、良好的韌性和脆斷抗力低合金鑄鋼在硬度大于HRC60的前提下，沖擊韌性可達(dá)20—40J／cm，低于高錳鋼但優(yōu)于各類鑄鐵。低合金鋼具有良好的硬度與韌性的綜合性能，而且通過改變化學(xué)成分與熱處理工藝可以得到不同的性能

二、低合金耐磨鋼的優(yōu)點(diǎn)1、較高的硬度與耐磨性33、較高的淬透性中、高碳低合金鋼通過適當(dāng)?shù)暮辖鸹哂泻芨叩拇阃感?，能?00mm厚的鋼截面淬透，或使一定厚度截面的零件空冷，可獲得馬氏體組織，以減少工件淬火時的變形與開裂。4、良好的工藝性低合金鋼可根據(jù)工件的使用要求與工廠的生產(chǎn)條件，采用最合理的生產(chǎn)方式與工藝。如鑄，鍛、軋，焊和機(jī)加工等，也可采用復(fù)合工藝。3、較高的淬透性45、較好的經(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。5、較好的經(jīng)濟(jì)性5三、低合金鋼的成分設(shè)計(jì)基本原則

根據(jù)磨損理論，耐磨性不是單純的物理量，在一定工況條件下，與材質(zhì)本身的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等有關(guān)，要想提高耐磨性，就要提高材質(zhì)的綜合機(jī)械性能。既要保證足夠韌性，又要具備較高硬度。為了使低合金耐磨鋼獲得上述性能，則要通過合理的成分設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)臒崽幚韥肀ＷC，對低合金鋼的成分設(shè)計(jì)基本原則是微量多元化，并注意結(jié)合資源特點(diǎn)，主要元素有；碳、錳、硅、鉻、鉬、硼和稀土等。三、低合金鋼的成分設(shè)計(jì)基本原則根據(jù)磨損理論，耐磨性不是單純63.1碳及合金元素的作用3.1.1碳鋼中的含碳量主要決定于零件的工況條件。低碳鋼(0.2％～0.3％C)淬火后獲得低碳板條馬氏體組織，其韌性高，并具有適當(dāng)?shù)挠捕?HRC40～50)，適用于要求韌性高，耐磨性較低的工件。高碳鋼(0。6％～0．9％C)淬火后的顯微組織以片狀孿晶馬氏體為主，硬度高(HRC≥60)，脆性大，適用于要求耐磨性高、韌性較低的工件。中碳鋼(0.4％～0.6％C)淬火后是混合型馬氏體組織，適用于要求較高耐磨性和足夠韌性的工件。3.1碳及合金元素的作用3.1.1碳73.1.2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(diǎn)是顯著提高鋼的淬透性，一般含量小于2％。錳還降低Ms點(diǎn)，淬火組織中殘余奧氏體增多。錳的不利影響是增加鋼的過熱敏感性，易使鋼的晶粒粗化。另外還增加鋼的回火脆性。3.1.2錳83.1.3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，并能提高鋼的回火軟化抗力，推遲第一類回火脆性。其含量一般小于1.5％，硅含量過高會降低鋼的塑性和韌性，提高韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度，增加鋼的脫碳傾向。3.1.3硅93.1.4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)化并提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。低合金鋼中含鉻量一般小于2％(最高可達(dá)4％)。其主要缺點(diǎn)是增加鋼的回火脆性。3.1.4鉻103.1.5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高鋼的淬透性及回火穩(wěn)定性，改善鋼的韌性，并能降低或抑制回火脆性。低合金鋼中含鉬量一般小于0.5％(最高達(dá)1%)，鉬還能顯著提高鋼的高溫強(qiáng)度。3.1.5鉬113.1.6鎳鎳只溶于固溶體，不形成碳化物，能提高鋼的淬透性，特別是與鉻、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)化的同時，還提高鋼的塑性與韌性。鎳不僅提高鋼的常溫塑性和韌性，而且能改善鋼的低溫韌性，降低鋼的韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度。鎳在低合金鋼中含量一般小于1％。3.1.6鎳123.1.7硼微量硼（0.001％～0.003％）能強(qiáng)烈提高鋼的淬透性。但含硼量過高在晶界形成硼化物使鋼的脆性增大。此外在適當(dāng)?shù)暮辖鹪?主要是錳，鉬等)配合下，空冷可獲得貝氏體組織。3.1.7硼133.1.8鈦、釩、鈮鋼中加入微量的鈦，釩及鈮等合金元素能形成碳化物和氮化物，可細(xì)化組織，改善韌性，適當(dāng)增加耐磨性。3.1.8鈦、釩、鈮143.1.9稀土元素我國稀土元素資源豐富，它在鋼中的作用主要是脫氧，去硫、凈化鋼液，改善夾雜物的形態(tài)和分布，細(xì)化晶粒，改善鑄造組織，提高鋼的常溫及低溫韌性，改善鋼的質(zhì)量。3.1.9稀土元素15四、低合金耐磨鋼的類型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)錘頭和襯板的工況條件而研究的一種水淬耐磨鋼，它具有強(qiáng)度、硬度和韌性相配合的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。四、低合金耐磨鋼的類型4.1水淬低合金耐磨鑄鋼16ZG30CrMnSiMoTi的化學(xué)成分為：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的熱處理工藝:900℃水淬和250℃回火。ZG30CrMnSiMoTi的力學(xué)性能：σb≥1650,σs≥1400,αk=80,HRC=56。ZG30CrMnSiMoTi的化學(xué)成分為：0.28～0.35174.2油淬低合金耐磨鑄鋼ZG50Cr2MnSiNiMo耐磨鋼是針對破碎機(jī)錘頭而研制的一種新型耐磨材料。由于破碎機(jī)的錘頭磨損嚴(yán)重，為了提高錘頭的使用壽命，開發(fā)研制的該材料錘頭。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高1倍以上。4.2油淬低合金耐磨鑄鋼18ZG50Cr2MnSiNiMo的化學(xué)成分為：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的熱處理工藝為：920～940℃淬火，320～340℃回火。ZG50Cr2MnSiNiMo的性能為：αk=12J/cm2,HRC=54。ZG50Cr2MnSiNiMo的化學(xué)成分為：0.45～0.619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)不超過5%。2、第二類耐磨中合金鋼，合金元素的總質(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)超過10%.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)201、耐磨低合金鋼

ZG30Cr1Si1MnREBZG32Ni2CrMoREZG30CrSi1MnMoVZG35Cr2Si1MnMoZG38Mn2SiREBZG40Si2Cr1MnMoVZG50Cr2Ni1SiMnMoZG60Cr2Si1MnMoNiZG75Cr2Mn2SiMoREBZG86Cr2SiMo1、耐磨低合金鋼

ZG30Cr1Si1MnREB212、耐磨中合金鋼

ZG35Cr4Mo1W1SiVZG40Cr3Si1MnMoVZG50Cr5SiMoREZG52Mn3Si2Cr1MoREZG55Cr2SiMnCuMoZG60Cr4MoVREZG75Cr6SiMnMoREZG90Cr5SiMnMoRE2、耐磨中合金鋼

ZG35Cr4Mo1W1SiV223、耐磨高合金鋼ZG22Cr8Ni2MoTiREZG55Cr25Ni3MnSiMoREZGCr13SiMoZGW6Mo5Cr4VAlREZGCr12V8Co7MoWZGV5Cr5MoWCoNbNi3、耐磨高合金鋼ZG22Cr8Ni2MoTiRE23五、低合金耐磨鑄鋼的熔煉生產(chǎn)⑴原材料低合金耐磨鑄鋼的原材料主要有廢鋼、回爐鋼件、鐵合金（錳鐵、鉻鐵、硅鐵、鉬鐵、鎳鐵等）。⑵熔煉設(shè)備一般情況下，熔煉低合金耐磨鑄鋼主要使用中頻感應(yīng)電爐、電弧爐。五、低合金耐磨鑄鋼的熔煉生產(chǎn)⑴原材料24⑶熔煉工藝（中頻感應(yīng)電爐）按比例加入廢鋼、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分鐘加入。硅鐵在出爐前5分鐘加入，鋁在最后出爐時加入，出爐溫度為1550℃，硼鐵和稀土等合金在澆注時加入。⑶熔煉工藝（中頻感應(yīng)電爐）25低合金耐磨鋼課件26低合金耐磨鋼課件272.5低合金耐磨鑄鋼的應(yīng)用主要應(yīng)用于冶金、煤炭、建材、非金屬礦山、電力系統(tǒng)等行業(yè)。例如，破碎機(jī)錘頭，球磨機(jī)襯板，裝載機(jī)鏟齒和農(nóng)機(jī)抗磨配件。2.5低合金耐磨鑄鋼的應(yīng)用28

第十三章低合金耐磨鑄鋼

29一、概述低合金耐磨鑄鋼是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來的一種耐磨材料，這種鋼以廢鋼為主要原材料，添加少量合金元素，鑄造成型，并經(jīng)適當(dāng)熱處理，獲得良好強(qiáng)韌性，滿足不同使用要求，而且有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿蛷V泛應(yīng)用前景。一、概述低合金耐磨鑄鋼是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來的一30二、低合金耐磨鋼的優(yōu)點(diǎn)1、較高的硬度與耐磨性低合金鋼的硬度主要決定于鋼的含碳量與熱處理工藝。低合金鋼的硬度高于水韌處理后高錳鋼的硬度，因而具有較高的耐磨性。2、良好的韌性和脆斷抗力低合金鑄鋼在硬度大于HRC60的前提下，沖擊韌性可達(dá)20—40J／cm，低于高錳鋼但優(yōu)于各類鑄鐵。低合金鋼具有良好的硬度與韌性的綜合性能，而且通過改變化學(xué)成分與熱處理工藝可以得到不同的性能

二、低合金耐磨鋼的優(yōu)點(diǎn)1、較高的硬度與耐磨性313、較高的淬透性中、高碳低合金鋼通過適當(dāng)?shù)暮辖鸹?，具有很高的淬透性，能?00mm厚的鋼截面淬透，或使一定厚度截面的零件空冷，可獲得馬氏體組織，以減少工件淬火時的變形與開裂。4、良好的工藝性低合金鋼可根據(jù)工件的使用要求與工廠的生產(chǎn)條件，采用最合理的生產(chǎn)方式與工藝。如鑄，鍛、軋，焊和機(jī)加工等，也可采用復(fù)合工藝。3、較高的淬透性325、較好的經(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。5、較好的經(jīng)濟(jì)性33三、低合金鋼的成分設(shè)計(jì)基本原則

根據(jù)磨損理論，耐磨性不是單純的物理量，在一定工況條件下，與材質(zhì)本身的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等有關(guān)，要想提高耐磨性，就要提高材質(zhì)的綜合機(jī)械性能。既要保證足夠韌性，又要具備較高硬度。為了使低合金耐磨鋼獲得上述性能，則要通過合理的成分設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)臒崽幚韥肀ＷC，對低合金鋼的成分設(shè)計(jì)基本原則是微量多元化，并注意結(jié)合資源特點(diǎn)，主要元素有；碳、錳、硅、鉻、鉬、硼和稀土等。三、低合金鋼的成分設(shè)計(jì)基本原則根據(jù)磨損理論，耐磨性不是單純343.1碳及合金元素的作用3.1.1碳鋼中的含碳量主要決定于零件的工況條件。低碳鋼(0.2％～0.3％C)淬火后獲得低碳板條馬氏體組織，其韌性高，并具有適當(dāng)?shù)挠捕?HRC40～50)，適用于要求韌性高，耐磨性較低的工件。高碳鋼(0。6％～0．9％C)淬火后的顯微組織以片狀孿晶馬氏體為主，硬度高(HRC≥60)，脆性大，適用于要求耐磨性高、韌性較低的工件。中碳鋼(0.4％～0.6％C)淬火后是混合型馬氏體組織，適用于要求較高耐磨性和足夠韌性的工件。3.1碳及合金元素的作用3.1.1碳353.1.2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(diǎn)是顯著提高鋼的淬透性，一般含量小于2％。錳還降低Ms點(diǎn)，淬火組織中殘余奧氏體增多。錳的不利影響是增加鋼的過熱敏感性，易使鋼的晶粒粗化。另外還增加鋼的回火脆性。3.1.2錳363.1.3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，并能提高鋼的回火軟化抗力，推遲第一類回火脆性。其含量一般小于1.5％，硅含量過高會降低鋼的塑性和韌性，提高韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度，增加鋼的脫碳傾向。3.1.3硅373.1.4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)化并提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。低合金鋼中含鉻量一般小于2％(最高可達(dá)4％)。其主要缺點(diǎn)是增加鋼的回火脆性。3.1.4鉻383.1.5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高鋼的淬透性及回火穩(wěn)定性，改善鋼的韌性，并能降低或抑制回火脆性。低合金鋼中含鉬量一般小于0.5％(最高達(dá)1%)，鉬還能顯著提高鋼的高溫強(qiáng)度。3.1.5鉬393.1.6鎳鎳只溶于固溶體，不形成碳化物，能提高鋼的淬透性，特別是與鉻、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)化的同時，還提高鋼的塑性與韌性。鎳不僅提高鋼的常溫塑性和韌性，而且能改善鋼的低溫韌性，降低鋼的韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度。鎳在低合金鋼中含量一般小于1％。3.1.6鎳403.1.7硼微量硼（0.001％～0.003％）能強(qiáng)烈提高鋼的淬透性。但含硼量過高在晶界形成硼化物使鋼的脆性增大。此外在適當(dāng)?shù)暮辖鹪?主要是錳，鉬等)配合下，空冷可獲得貝氏體組織。3.1.7硼413.1.8鈦、釩、鈮鋼中加入微量的鈦，釩及鈮等合金元素能形成碳化物和氮化物，可細(xì)化組織，改善韌性，適當(dāng)增加耐磨性。3.1.8鈦、釩、鈮423.1.9稀土元素我國稀土元素資源豐富，它在鋼中的作用主要是脫氧，去硫、凈化鋼液，改善夾雜物的形態(tài)和分布，細(xì)化晶粒，改善鑄造組織，提高鋼的常溫及低溫韌性，改善鋼的質(zhì)量。3.1.9稀土元素43四、低合金耐磨鋼的類型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)錘頭和襯板的工況條件而研究的一種水淬耐磨鋼，它具有強(qiáng)度、硬度和韌性相配合的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。四、低合金耐磨鋼的類型4.1水淬低合金耐磨鑄鋼44ZG30CrMnSiMoTi的化學(xué)成分為：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的熱處理工藝:900℃水淬和250℃回火。ZG30CrMnSiMoTi的力學(xué)性能：σb≥1650,σs≥1400,αk=80,HRC=56。ZG30CrMnSiMoTi的化學(xué)成分為：0.28～0.35454.2油淬低合金耐磨鑄鋼ZG50Cr2MnSiNiMo耐磨鋼是針對破碎機(jī)錘頭而研制的一種新型耐磨材料。由于破碎機(jī)的錘頭磨損嚴(yán)重，為了提高錘頭的使用壽命，開發(fā)研制的該材料錘頭。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高1倍以上。4.2油淬低合金耐磨鑄鋼46ZG50Cr2MnSiNiMo的化學(xué)成分為：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的熱處理工藝為：920～940℃淬火，320～340℃回火。ZG50Cr2MnSiNiMo的性能為：αk=12J/cm2,HRC=54。ZG50Cr2MnSiNiMo的化學(xué)成分為：0.45～0.647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)不超過5%。2、第二類耐磨中合金鋼，合金元素的總質(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)超過10%.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)481、耐磨低合金鋼

ZG30Cr1Si1MnREBZG32Ni2CrMoREZG30CrSi1MnMoVZG35Cr2Si1MnMoZG38Mn2SiREBZG40Si2Cr1MnMoVZG50Cr2Ni1Si