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选矿知识||带你了解几类耐磨材料的性能

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  • 发布时间:2024-03-13
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【概要描述】

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  磨损,是工业中材料和能源消耗的主要根源之一,其中又以磨料磨损较为严重,约占各种磨损类型的50%。对矿机用户来说,各种耐磨件的磨损、更换是后期的主要投入,一旦耐磨材料选择不当,更换频繁,那带来的经济损失是巨大的,因此了解当前国内常用的耐磨材料及性能是非常重要的。

我国目前通用的耐磨材料系列有:

(1)、高锰钢系列:如高锰钢(ZGMn13)、高锰合金(ZGMn13Cr2MoRe)、超高锰合金(ZGMn18Cr2MoRe)等;

(2)、抗磨高铬铸铁系列:如高、中、低铬合金铸铁(如Cr15MoZnCu);

(3)、耐磨合金钢系列:如中、低、高碳多元金合刚(如ZG40SiMnCrMo和ZG35Cr2MoNiRe);

(4)、奥贝球铁(ADI)系列;

(5)、各类复合或梯度材料及硬质合金材料:如碳化铬复合材料(Cr2C3+Q235)、高能离子注渗碳化钨材料(WCSP)、高韧硬质合金(YK25.6)等;

(6)、各类非金属耐磨材料:如聚合陶瓷复合材料、氮化硅(Si3N4)、增韧氧化锆(Y203+ZrO2)、增韧三氧化二铝(Al2O3/ZrO2)等。

 不同系列的耐磨材料性能如何呢?各有何优劣?本文为您一一讲述。

高锰钢系列

1、其代表为高锰钢ZGMn13。在承受剧烈冲击或接触应力下,表面会迅速硬化,而芯部仍保持极强的韧性,外硬内韧,既抗磨损又抗冲击。且表面受冲击越重,表面硬化就越充分,耐磨性就越好。

 由于高锰钢自身硬度很低(HB170~230),在未硬化时耐磨性是极其有限的,若高锰钢件表面所承受冲击力不足,则表面不能充分硬化(充分硬化后表面硬度可达HB550以上,反之则在HB350以下),则耐磨性无从发挥,而呈现出不耐磨状况。

抗磨高铬铸铁系列

2、按组织结构和使用情况,该系列可分为三大类:

①、具有良好高温性能的铬系白口铸铁

 这种铸铁含铬量为33%,其组织多数为奥氏体和铁铬碳化物,有时也出现铁素体。这种合金除具有一定的耐磨性外,在温度不高于1050℃的高温工作条件下,具有良好的抗氧化性能。

② 、有良好耐磨性的铬系白口铸铁(简称高铬铸铁)

 这种铸铁中除含有12%-20%的铬外,还含有适量的钼。当基体全部为马氏体时,这种合金的耐磨性能较好。如果基体中存在残余奥氏体,通常要进行热处理。

③、铬合金白口铸铁

 与普通白口铸铁相比,这种铸铁中碳化物的稳定性更好。

 

耐磨合金钢系列

3、又分为低合金钢、中、高合金钢。耐磨合金钢可通过调控化学成分和热处理工艺获得必要的材料的冲击韧度和硬度指标。硬度可达HRC52-58,韧性可达到ak=15-30J/cm2

奥贝球铁(ADI)系列

4、它是通过等温淬火热处理或加入合金元素,使球铁基体组织由铁素体、珠光体转变为奥铁体、贝氏体和残余奥氏体。ADI具有以下一些独特的优点:

① 强度高、塑性好。

② 弯曲疲劳和接触疲劳等动载性能高。ADI的旋转弯曲疲劳强度可达400~500MPa,与调质处理低合金钢相当,ADI的接触疲劳强度可达1600~2100MPa,比低合金钢氮化处理和渗碳处理的接触疲劳强度高。

③ 吸振性好。

④ 极好的耐磨、抗磨性。ADI的耐磨性能,比任何同等硬度水平的钢都好。

⑤ 加工性能好。ADI大部分机械加工可以在等温淬火前完成,此时一般为铁素体球铁,其加工性能显著好于钢。

复合或梯度材料系列

5、其代表是高能离子注渗碳化钨材料(WCSP)和碳化铬复合材料(Cr2C3+Q235)。

 渗碳化钨材料(WCSP)是采用高能离子注渗技术向钢铁零部件表层注渗碳化钨(WC),WC和钢基体两者是冶金结合,优势互补。表面具有WC的高硬度、高耐磨性,芯部则保留了所选钢基体原来的硬度、强度和韧性。在表层和芯部之间还存在一个性能渐变的梯度过渡区,有效避免性能突变时可能引起的材料破坏。

非金属耐磨材料系列

6、陶瓷复合材料

 陶瓷是金属元素和非金属元素组成的晶体或非晶体化合物,熔点高、硬度高、刚度强、化学稳定性好。

 耐磨陶瓷涂料:高的机械强度和刚度,密度大,强度可达130MPa,能有效抵御物料的冲击力和剪切应力;优良的韧性和抗振性,可有效防止冲击力造成的破损和剥落;环境相容性好。

强韧性陶瓷

 其代表为增韧氧化锆(Y203+ZrO2)、增韧三氧化二铝(Al2O3/ZrO2)等,具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温、高强度、高硬度等优点,可适应金属和高分子材料难以承受的环境和工况条件。

综上,高锰钢韧性有余而耐磨性不足;各类合金白口铸件硬度高、耐磨性好,但韧性较差,安全可靠性低;中低合金耐磨钢介于前两者之间,奥贝球铁目前缺少普遍的应用,有待进一步地认识。

 聚合陶瓷复合材料、氮化硅、增韧氧化锆、增韧三氧化二铝等非金属材料,使用在高磨损低角度冲击的场合比金属材料的使用效果更佳。

 在用于高应力磨料磨损和冲击作用不太强的碰撞磨损条件的耐磨件,大都采用高铬铸铁。如碎矿辊、锤式破碎机锤头、球磨机衬板等。破碎机的护板、输送机的壳体、叶片等应用碳化铬复合材料高能离子注渗碳化钨材料效果更好。

 由于高铬铸铁具有相当好的耐蚀性能,一些同时经受磨料磨损和腐蚀作用的耐磨件,如湿磨机部件、渣浆泵叶轮和内衬等,宜用高铬铸铁制造。若破碎机颚板破碎岩石,挖掘机挖取堆积石块等,则采用高锰钢铸件或表面淬硬的低合金钢铸件。

 

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