1930年以前,国际上应用的耐磨材料以ZGMn13 (Hadfield sleel)为主。材料科学工作者对ZGMn 13给予了充分研究,发现在高应力状态下(如强烈冲击或挤压载荷),使ZGMn13产生加工硬化,形成一层硬而耐磨的外壳,才能抵抗磨损。但众多耐磨件工作在中低应力状态下,不能使ZGMn13充分加工硬化,故其耐磨性不能充分发挥。
从应力状态分,中低应力磨损占90%以上,高应力状态磨损只占5%左右。给ZGMn 13提出了挑战,要求在中低应力状态下也能加工硬化,抵御磨损。为了增加ZGMnl3自身的加工硬化能力,多年来进行下述四个方面的研究,以提高ZGMn 13的抗磨性。
1)细化晶粒,以促进应力状态下位错密度的增加。
2)降低Mn含量,以降低ZGMn13奥氏体稳定性,达到加速加工硬化能力。
3)加人Cr,Mo,V,Ti等元素,改善ZGMnl3性能,井在奥氏体基体上弥散析出碳化物,增强抗磨性。
4)加人稀土元素,一方面可细化晶粒,更主要的能使层错能降低,增加加工能力。
尽管进行了卓有成效的研究,ZGMnl3抗磨性能和其他性能有了一定的改善,但对低应力工况下服役的ZGMnl 3件,抗磨性能仍无根本的改善。由于 ZGMn1 3热膨胀系数大,在大型水泥磨上发生胀裂机壳事件;无磁性,磨屑难以从磨料中磁选,影响耐火材料制品的质量。自1980年后,高锰钢逐渐从磨机衬板制造中被淘汰。
国外材料科学工作者,自1930年起至1980年止50年间,对10种耐磨材料作了系统研究和对比分析,排除了4种,并推荐下列4种材料,作为中低应力工况下服役的主体抗磨材料。
中碳马氏体耐磨铸钢;
高碳珠光体耐磨钢;
高铬白口耐磨铸铁;
镍硬耐磨铸铁。
前两种构成本章要阐述的多元耐磨低合金铸钢。一些工业先进国家已形成系列,并建立专业化生产厂,供用户选用,表5一2为美国ESC(〕公司的12系列耐磨铸钢就属于多组元低合金耐磨铸钢体系。它只告诉快三推荐网站12系列铸钢系Cr一Ni 一Mo钢,而没有告诉其化学成分和热处理工艺。组织若为马氏体钢时,主金相组织为板条马氏体(亚结构为位错马氏体)四周包围着残留奥氏体薄膜。硬度低的钢种为珠光体耐磨钢。根据成分、热处理工艺、组织、性能之间的关系,研究适合我国国情的新型低合金耐磨钢。美国ESCO公司12系列给出的组织将是研究的关键。根据我国的实际情况,用国内富产廉价的合多元素进行成分设计,通过各种处理手段获得所要求的组织,以期达到诸种性能指标。