山東-蘭海新材料
專業(yè)生產(chǎn)耐磨蝕復合材料
01 高錳鋼系列
其代表為高錳鋼ZGMn13。在承受劇烈沖擊或接觸應力下，表面會迅速硬化，而芯部仍保持極強的韌性，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HB550以上，反之則在HB350以下)，則耐磨性無從發(fā)揮，而呈現(xiàn)出不耐磨狀況。
02 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。當基體全部為馬氏體時，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。
03 耐磨合金鋼系列
又分為低合金鋼、中、高合金鋼。耐磨合金鋼可通過調(diào)控化學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。硬度可達HRC52~58，韌性可達到ak=15~30J/cm2。
04 奧貝球鐵(ADI)系列
它是通過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具有以下一些獨特的優(yōu)點：
① 強度高、塑性好。
② 彎曲疲勞和接觸疲勞等動載性能高。ADI的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強度可達400~500MPa，與調(diào)質(zhì)處理低合金鋼相當，ADI的接觸疲勞強度可達1600~2100MPa，比低合金鋼氮化處理和滲碳處理的接觸疲勞強度高。
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大部分機械加工可以在等溫淬火前完成，此時一般為鐵素體球鐵，其加工性能顯著好于鋼。
05 復合或梯度材料系列
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)勢互補。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的硬度、強度和韌性。在表層和芯部之間還存在一個性能漸變的梯度過渡區(qū)，有效避免性能突變時可能引起的材料破壞。
06 非金屬耐磨材料系列
① 陶瓷復合材料
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，熔點高、硬度高、剛度強、化學穩(wěn)定性好。
耐磨陶瓷涂料：高的機械強度和剛度，密度大，強度可達130MPa，能有效抵御物料的沖擊力和剪切應力；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、高強度、高硬度等優(yōu)點，可適應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用，有待進一步地認識。
聚合陶瓷復合材料、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合比金屬材料的使用效果更佳。
在用于高應力磨料磨損和沖擊作用不太強的碰撞磨損條件的耐磨件，大都采用高鉻鑄鐵。如碎礦輥、錘式破碎機錘頭、球磨機襯板等。破碎機的護板、輸送機的殼體、葉片等應用碳化鉻復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好的耐蝕性能，一些同時經(jīng)受磨料磨損和腐蝕作用的耐磨件，如濕磨機部件、渣漿泵葉輪和內(nèi)襯等，宜用高鉻鑄鐵制造。若破碎機顎板破碎巖石，挖掘機挖取堆積石塊等，則采用高錳鋼鑄件或表面淬硬的低合金鋼鑄件。
其代表為高錳鋼ZGMn13。在承受劇烈沖擊或接觸應力下，表面會迅速硬化，而芯部仍保持極強的韌性，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HB550以上，反之則在HB350以下)，則耐磨性無從發(fā)揮，而呈現(xiàn)出不耐磨狀況。
02 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。當基體全部為馬氏體時，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。
03 耐磨合金鋼系列
又分為低合金鋼、中、高合金鋼。耐磨合金鋼可通過調(diào)控化學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。硬度可達HRC52~58，韌性可達到ak=15~30J/cm2。
04 奧貝球鐵(ADI)系列
它是通過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具有以下一些獨特的優(yōu)點：
① 強度高、塑性好。
② 彎曲疲勞和接觸疲勞等動載性能高。ADI的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強度可達400~500MPa，與調(diào)質(zhì)處理低合金鋼相當，ADI的接觸疲勞強度可達1600~2100MPa，比低合金鋼氮化處理和滲碳處理的接觸疲勞強度高。
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大部分機械加工可以在等溫淬火前完成，此時一般為鐵素體球鐵，其加工性能顯著好于鋼。
05 復合或梯度材料系列
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)勢互補。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的硬度、強度和韌性。在表層和芯部之間還存在一個性能漸變的梯度過渡區(qū)，有效避免性能突變時可能引起的材料破壞。
06 非金屬耐磨材料系列
① 陶瓷復合材料
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，熔點高、硬度高、剛度強、化學穩(wěn)定性好。
耐磨陶瓷涂料：高的機械強度和剛度，密度大，強度可達130MPa，能有效抵御物料的沖擊力和剪切應力；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、高強度、高硬度等優(yōu)點，可適應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用，有待進一步地認識。
聚合陶瓷復合材料、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合比金屬材料的使用效果更佳。
在用于高應力磨料磨損和沖擊作用不太強的碰撞磨損條件的耐磨件，大都采用高鉻鑄鐵。如碎礦輥、錘式破碎機錘頭、球磨機襯板等。破碎機的護板、輸送機的殼體、葉片等應用碳化鉻復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好的耐蝕性能，一些同時經(jīng)受磨料磨損和腐蝕作用的耐磨件，如濕磨機部件、渣漿泵葉輪和內(nèi)襯等，宜用高鉻鑄鐵制造。若破碎機顎板破碎巖石，挖掘機挖取堆積石塊等，則采用高錳鋼鑄件或表面淬硬的低合金鋼鑄件。
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