低碳低合金钢斗齿耐磨材料的研究.pdf

低碳低合金钢斗齿耐磨材料的研究孙法林田君1现状2失效分析materialsResearchoflow-·carbonlow·-alloysteeldipperteethwear-resistant(内蒙古北方重工业集团有限公司包头014033)挖掘机广泛用于采掘、土建、水利及国防工程，挖掘机斗齿是机上的重要部件，亦是易损件。目前，我国约有二万台以上不同型号的挖掘机在不同‘f：况下服务，其斗齿消耗量很大，仅一个人型水利[程或一个中等规模矿山，通常有十台以上挖掘机处于使用状态，每年消耗的斗齿达数百万吨，价值在百万元以上。因此提高使用寿命，开发新型耐磨材料，减少磨损造成的损失，越来越受到重视。国内斗齿材料最常用的为高锰钢(Mnl3)，高锰钢水韧处理后的组织为单相奥氏体，在剧烈冲击、挤压负荷的反复作用下具有加工硬化的特点，冲击能量越大，硬化效果越好，但是如果加工硬化效果不充分，表面硬度偏低，耐磨性就著。近期研究还发现，就是在高冲击应力状况下，高锰钢也非最优秀的耐磨材料，因为在凿削式磨损的I：作状况下，高锰钢的加工硬化峰也不在最表层，而在亚表层，此处的组织脆化萌生裂纹会引起磨损表面的剥落。因此，高锰钢适合于受到强烈冲击的采掘工况，对既受冲击又受磨粒磨损的软介质就不适合，其原因不言斗齿一般装在挖掘机铲斗的前端，系悬臂梁构件，直接与矿石、砂土、岩石等物料接触，在接触物料时，既承受冲击作用，又承受弯矩作用。服役过程中，斗齿尖部受到较大的冲击滑动磨粒磨损，尖部表面常出现各式犁沟、变形，造成表面磨损或脱落。国内某矿于九十年代进口美国的斗齿，花费了大量的资金，其斗齿使用寿命约为两个月，大大超过国内产品的寿命，并且其综合性能好。冈此研究出适合矿山挖掘_I：况条件卜使用的耐磨钢是摆在材料工作者面前的一项主要任务。11-4](InnerMongoliatoo，014033，China)Canperformance，andsteel；wear-resistant而喻。第八次全国热处理大会论文集(2003年5月北京)摘要：在露天煤矿开采中．由于受工况土质软介质的影响，高锰钢斗齿不能满足耐磨要求。本文通过对低碳低合金铡的成份、热处理工艺及性能的分析并借鉴国外使用经验，指出低碳低台金钢是抵抗商应力、商冲击负荷磨粒磨损工况的理想材料之一．关键词：低碳低合金钢；耐磨材料；软介质NorthHeavyIndustriesGroupCorp，BaominingofcoalmineintheopenaiLbecauseofsoilsoRmediacondition，highmanganesesatisfieddemandofwear-resistance．Byanalyzinglow-carbonlow·alloyofheat-treatingitsdrawfromexperienceoverseas，pointlow-alloyisoftheidealresistingconditionofgrains仃essandhighimpactload．Keywords：low-carbonmaterials；softSunFaLinTiallJunAbstract：Undernotcomponent，techniquelessonsusedwearoutoneat’
4材料的热处理3材料设计材料的抗磨性与一般性能(如力学性能、物理性能)有所区别，它不是材料的单一性能，而是反映在一个磨损系统中材料的综合性能，它既受材料本身性能的影响，又受磨料性质、工作介质、工作条件的影响。因此材料设计应考虑实际使用情况。15,613．1确定组织服役过程中，斗齿尖部受到较大的冲击滑动磨粒磨损，尖部表面常出现各式犁沟、变形，造成表面磨损或脱落。因此材料本身不但应具有相当高的强度、硬度，还必须具有较高的塑性、韧性。板条马氏体(位错型马氏体)既有相当高的强度、硬度又具有较高的塑性和韧性，其综合性能较高。故板条马氏体是斗齿材料的理想组织。3．2确定性能与成分低碳低合金钢的研究发展目标在于满足工况使用条件提高其耐磨性，同时提高强度、韧性。其设计准则中除满足用户的力学性能、焊接性能、抗应力腐蚀开裂性能等指标外，还应注意选取适宜的合金成分，达到如下要求：1)足够的淬透性以保证整个界面性能均匀。2)得到强而韧的板条马氏体。3)Ms点不能压得过低，以免淬火裂纹。5)少用贵重元素以降低成本。由于希望得到的组织为单一板条马氏体，而钢中含碳量≤0．25％才能得到单一板条马氏体组织，另外，马氏体的强度主要取决于其中间隙固溶体的碳原子数，因此钢中含碳量应在O．20％,--0．27％之间，以保证材料有足够的强度。为提高材料的综合机械性能及焊接、抗蚀等其它性能，应加入碳化物形成元素Cr、Mn、Mo，以提高材料的硬度、耐磨性。N