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耐磨钢简史

耐磨钢作为一种专用钢大约始于十九世纪后半叶。1883年英国人哈德菲尔德(r0.a0.hadfield)首先取得了高锰钢的专利,至今已有100多年的历史,高锰钢是一种碳含量和锰含量较高的耐磨钢,这个具有百余年历史的古老钢种,由于它在大的冲击磨料磨损条件下使用时具有很强的加工硬化能力,同时兼有良好的韧性和塑性,以及生产工艺易于掌握等优点,因此,目前它仍然是耐磨钢中用量最大的一种(尤其是在矿山等部门)。近几十年来,低、中合金耐磨钢的开发与应用发展很快,由于这些钢具有较好的耐磨性和韧性,生产工艺较简单,综合经济性合理,在许多工况条件下适用,而受到用户的欢迎。为了适应矿山采运机械与工程机械发展的需要,所研制的高硬度耐磨钢板,20世纪70~80年代在国际上已形成系列并标准化。

分类

耐磨钢种类繁多,大体上可分为高锰钢,中、低合金耐磨钢,铬钼硅锰钢,耐气蚀钢,耐磨蚀钢以及特殊耐磨钢等。还有一些在研发的钢。

耐磨钢板

高锰钢

高锰钢(high manganese steel)是指含锰量在10%以上的合金钢。

化学成分:高锰钢按照国家标准分为5个牌号,主要区别是碳的含量,其范围是0.75%-1.45%。受冲击大,碳含量低。锰含量在11.0%-14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。 高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成,有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时,常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆,无法使用,需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理,即将钢加热到1050~1100℃,保温消除铸态组织,得到单相奥氏体组织,然后水淬,使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高,所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为:σb615~1275mpa σs340~470mpa ζ15%~85% ψ15%~45% akl96~294j/cm2 hbl80~225。

奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时,金属表面发生塑性变形。形变强化的结果,在变形层内有明显的加工硬化现象,表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时,可以达到hb300~400,高冲击载荷时,可以达到hb500~800。随冲击载荷的不同,表面硬化层深度可达10~20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。高锰钢在强冲击磨料磨损条件下,有优异的抗磨性能。在低冲击工况条件下,因加工硬化效果不明显,高锰钢不能发挥材料的特性。常规成分的高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。ε马氏体和形变孪晶的出现使钢难以变形,尤其是后者的作用更大。上述各种因素都使高锰钢的硬化层得到很高程度的强化,硬度大幅度提高。

用途:高锰钢是专为重工业提供使用的一种防磨钢材,应用领域包括采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等。

性能特点:经防磨技术处理后,材料表面可达到500--550 布氏硬度,继续保持内部柔韧度,表面摩擦力最小化,可用高锰钢或类似材料进行焊接,可被乙炔氧炬切割,无磁性等。为提高高锰钢的性能进行过很多合金化、微合金化、碳锰含量调整和沉淀强化处理等方面的研究,并在生产实践中得到应用。介稳奥氏体锰钢的出现则可较局大幅度降低钢中碳、锰含量并使钢的形变强化速度提高,可适用于高和中低冲击载荷的工况条件,这是高锰钢的新发展。

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