破碎機(jī)行業(yè)常用的幾類耐磨材料
2018-10-24 創(chuàng)申智能
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破碎機(jī)行業(yè)常用的幾類耐磨材料
磨損，是工業(yè)中材料和能源消耗的主要根源之一，其中又以磨料磨損較為嚴(yán)重，約占各種磨損類型的50%。對(duì)礦機(jī)用戶來(lái)說(shuō)，各種耐磨件的磨損、更換是后期的主要投入，一旦耐磨材料選擇不當(dāng)，更換頻繁，那帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，因此了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)常用的耐磨材料及性能是非常重要的。
我國(guó)目前通用的耐磨材料系列有：
(1)高錳鋼系列：如高錳鋼(ZGMn13)、高錳合金(ZGMn13Cr2MoRe)、超高錳合金(ZGMn18Cr2MoRe)等；
(2)抗磨高鉻鑄鐵系列：如高、中、低鉻合金鑄鐵（如Cr15MoZnCu）；
(3)耐磨合金鋼系列：如中、低、高碳多元金合剛(如ZG40SiMnCrMo和ZG35Cr2MoNiRe)；
(4)奧貝球鐵(ADI)系列；
(5)各類復(fù)合或梯度材料及硬質(zhì)合金材料：如碳化鉻復(fù)合材料(Cr2C3+Q235)、高能離子注滲碳化鎢材料(WCSP)、高韌硬質(zhì)合金(YK25.6)等；
(6)各類非金屬耐磨材料：如聚合陶瓷復(fù)合材料、氮化硅(Si3N4)、增韌氧化鋯(Y203+ZrO2)、增韌三氧化二鋁(Al2O3/ZrO2)等。
不同系列的耐磨材料性能如何呢？各有何優(yōu)劣？本文為您一一講述。
1、高錳鋼系列
其代表為高錳鋼ZGMn13。在承受劇烈沖擊或接觸應(yīng)力下，表面會(huì)迅速硬化，而芯部仍保持極強(qiáng)的韌性，外硬內(nèi)韌，既抗磨損又抗沖擊。且表面受沖擊越重，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。
由于高錳鋼自身硬度很低(HB170~230)，在未硬化時(shí)耐磨性是極其有限的，若高錳鋼件表面所承受沖擊力不足，則表面不能充分硬化(充分硬化后表面硬度可達(dá)HB550以上，反之則在HB350以下)，則耐磨性無(wú)從發(fā)揮，而呈現(xiàn)出不耐磨狀況。
2、抗磨高鉻鑄鐵系列
按組織結(jié)構(gòu)和使用情況，該系列可分為三大類：
①具有良好高溫性能的鉻系白口鑄鐵
這種鑄鐵含鉻量為33%，其組織多數(shù)為奧氏體和鐵鉻碳化物，有時(shí)也出現(xiàn)鐵素體。這種合金除具有一定的耐磨性外，在溫度不高于1050℃的高溫工作條件下，具有良好的抗氧化性能。
②有良好耐磨性的鉻系白口鑄鐵(簡(jiǎn)稱高鉻鑄鐵)
這種鑄鐵中除含有12%~20%的鉻外，還含有適量的鉬。當(dāng)基體全部為馬氏體時(shí)，這種合金的耐磨性能較好。如果基體中存在殘余奧氏體，通常要進(jìn)行熱處理。
③鉻合金白口鑄鐵
與普通白口鑄鐵相比，這種鑄鐵中碳化物的穩(wěn)定性更好。
3、耐磨合金鋼系列
又分為低合金鋼、中、高合金鋼。耐磨合金鋼可通過(guò)調(diào)控化學(xué)成分和熱處理工藝獲得必要的材料的沖擊韌度和硬度指標(biāo)。硬度可達(dá)HRC52~58，韌性可達(dá)到ak=15~30J/cm2。
4、奧貝球鐵(ADI)系列
它是通過(guò)等溫淬火熱處理或加入合金元素，使球鐵基體組織由鐵素體、珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W鐵體、貝氏體和殘余奧氏體。ADI具有以下一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：
①?gòu)?qiáng)度高、塑性好。
②彎曲疲勞和接觸疲勞等動(dòng)載性能高。ADI的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度可達(dá)400~500MPa，與調(diào)質(zhì)處理低合金鋼相當(dāng)，ADI的接觸疲勞強(qiáng)度可達(dá)1600~2100MPa，比低合金鋼氮化處理和滲碳處理的接觸疲勞強(qiáng)度高。
③吸振性好。
④極好的耐磨、抗磨性。ADI的耐磨性能，比任何同等硬度水平的鋼都好。
⑤加工性能好。ADI大部分機(jī)械加工可以在等溫淬火前完成，此時(shí)一般為鐵素體球鐵，其加工性能顯著好于鋼。
5、復(fù)合或梯度材料系列
其代表是高能離子注滲碳化鎢材料(WCSP)和碳化鉻復(fù)合材料(Cr2C3+Q235)。
滲碳化鎢材料(WCSP)是采用高能離子注滲技術(shù)向鋼鐵零部件表層注滲碳化鎢(WC)，WC和鋼基體兩者是冶金結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。表面具有WC的高硬度、高耐磨性，芯部則保留了所選鋼基體原來(lái)的硬度、強(qiáng)度和韌性。在表層和芯部之間還存在一個(gè)性能漸變的梯度過(guò)渡區(qū)，有效避免性能突變時(shí)可能引起的材料破壞。
6、非金屬耐磨材料系列
①陶瓷復(fù)合材料
陶瓷是金屬元素和非金屬元素組成的晶體或非晶體化合物，熔點(diǎn)高、硬度高、剛度強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好。
耐磨陶瓷涂料：高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，密度大，強(qiáng)度可達(dá)130MPa，能有效抵御物料的沖擊力和剪切應(yīng)力；優(yōu)良的韌性和抗振性，可有效防止沖擊力造成的破損和剝落；環(huán)境相容性好。
②強(qiáng)韌性陶瓷
其代表為增韌氧化鋯(Y203+ZrO2)、增韌三氧化二鋁(Al2O3/ZrO2)等，具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)金屬和高分子材料難以承受的環(huán)境和工況條件。
綜上，高錳鋼韌性有余而耐磨性不足；各類合金白口鑄件硬度高、耐磨性好，但韌性較差，安全可靠性低；中低合金耐磨鋼介于前兩者之間，奧貝球鐵目前缺少普遍的應(yīng)用，有待進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)。
聚合陶瓷復(fù)合材料、氮化硅、增韌氧化鋯、增韌三氧化二鋁等非金屬材料，使用在高磨損低角度沖擊的場(chǎng)合比金屬材料的使用效果更佳。
在用于高應(yīng)力磨料磨損和沖擊作用不太強(qiáng)的碰撞磨損條件的耐磨件，大都采用高鉻鑄鐵。如碎礦輥、錘式破碎機(jī)錘頭、球磨機(jī)襯板等。破碎機(jī)的護(hù)板、輸送機(jī)的殼體、葉片等應(yīng)用碳化鉻復(fù)合材料高能離子注滲碳化鎢材料效果更好。
由于高鉻鑄鐵具有相當(dāng)好的耐蝕性能，一些同時(shí)經(jīng)受磨料磨損和腐蝕作用的耐磨件，如濕磨機(jī)部件、渣漿泵葉輪和內(nèi)襯等，宜用高鉻鑄鐵制造。若破碎機(jī)顎板破碎巖石，挖掘機(jī)挖取堆積石塊等，則采用高錳鋼鑄件或表面淬硬的低合金鋼鑄件。
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