国内外耐磨衬板发展现状.doc

国内外耐磨衬板发展现状摘要：本文针对冶金机械中刮板机衬板，铁矿烧结机衬板，球磨机衬板，运煤系统等的磨损问题，对国内外常用各类耐磨衬板进行对比，指出各类耐磨衬板的耐磨性能，耐高温性能，抗冲击性能及经济效益的优劣，并指出其所适合的工况类别，最后展望了国内外耐磨衬板领域研究的发展趋势。关键词：耐磨白口铸铁衬板；高锰钢衬板；磁性衬板；双金属复合耐磨板；合金衬板耐磨衬板，是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工，用于运输和丌采设备上的耐磨部件。冶金、矿山、机械、铁路、建材、煤炭、电力、化工、农机和军工等各部门均使用大量的耐磨材料。目前，国内外广泛使用高锰钢作为设备耐磨材料的首选。然而许多研究结果表明，在弱冲击载荷作用下，高锰钢并不耐磨。因为水韧处理后的高锰钢，初始硬度低(仅HRC20左右)，在中等冲击载荷作用下不能产生足够的加工硬化，导致强度和韧性均不足。所以国内外纷纷研制新的耐磨材料取代高锰钢作为新的耐磨材料。选择适应不同情况的衬板材料可使物流顺畅，经久耐用，是实现安全、文明生产的一大课题。1.耐磨白口铸铁衬板耐磨白口铸铁可分为普通白口铸铁和高铬白口铸铁两个发展阶段。是历史上主要的耐磨件。1.1普通白口铸铁在战国时期出土的农具文物金相组织中发现了蠕虫样石墨组织，这就是可锻铸铁，成分测定表明其为低硅高碳高锰高硫的完全白口组织[1]。普通白口铸铁合金元素含量很低，硬质点少，显微组织是P+网状渗碳体或低温莱氏体。网状渗碳体脆性大，裂纹倾向明显，极易断裂和磨损失效。但是由于它生产工艺简单，在历史上被应用了很长一段时间。一些学者对白口铸铁的微合金化做了不少研究，一定程度上改善了白口耐磨铸铁的力学性能和使用性能。白口铸铁在等温淬火热处理后得到贝氏体组织，内部的粒状的共晶碳化物可以提高冲击韧性，被用来制造小型耐磨衬板[2]。不添加合金元素的普通白口铸铁，工程上被应用于：（1）耐磨性要求不高的抗磨铸件。（2）可锻铸铁白口胚件。用于抗磨铸件的化学成分特点为含碳量高、含硅量低，目的是增加渗碳体数量提高耐磨性。可锻铸铁白口胚件的成分却含硅相对偏高，含碳偏低，以加速石墨化退火过程，改善退火石墨形状。1.2高铬铸铁其基体组织硬度很高，在低冲击载荷下能较好地抵抗切削磨损，铁铬碳化物颗粒作为硬质相镶嵌在基体上，基体起了支撑作用并能减缓切削效果，从而使高铬铸铁具备了很好的耐磨性。其缺点是冲击韧性和抵抗裂纹扩展的能力差。当载荷增大时容易在碳化物颗粒处萌生微裂纹，有可能使工件断裂而整体失效。并且在冲击和凿削的双重作用下极易出现疲劳脆性，使耐磨性降低。为克服上述缺点，近年来有学者研究开发了低合金耐一磨铸钢。低合金耐磨铸钢冲击韧性高于铸铁，组织中贝氏体铁素体条与残余奥氏体薄膜相间排列，在大的冲击载荷下，残余奥氏体会诱发马氏体相变和塑性变形，可吸收30%以上的冲击功，减少裂纹的萌生与扩展，从而提高了整体耐磨性，可代替高铬铸铁作为新的耐磨件。高铬铸铁具有优异的抗磨能力，良好的韧性和抗蚀性。在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛，常见于衬板，锤头，磨球材质。80年代以后更被广泛用于抛丸清理机的室体制作和抛丸器叶片、衬板的制作上，能非常有效防止高速密集的弹丸束击穿钢板壳体。目前，高铬铸铁在高等级公路大型施工成套设备[3]中的应用范围正在扩大，具有广泛的应用前景。2.高锰钢耐磨衬板高锰钢是历史最悠久的一种耐磨材料，是由英国RobertHadfield于1882发明的，故亦称Hadfield钢[4]。奥氏体高锰钢最初是在纯铁中加入锰铁得到的，经水淬后得到单相奥氏体组织。1883年，Hadfield获得英国专利，在随后几年里测定了它的物理性能及工艺性能。1892年，第一次使用这种材料制作铸件。18%年确定了它的热处理的水淬温度。1902年进一步确定了高锰钢铸件的水淬为980℃-1050℃,以保证钢的韧性和强度。后来经不断研究将碳含量大体确定为1.2%左右，锰含量定为12%-13%左右，并且一直沿用到现在[5][6]。高锰钢作为一种优良的耐磨材料，它具有良好的耐磨性加工硬化，但如果工件受不到足够的冲击力或摩擦力，就不会产生充分的加工硬化现象，工件的耐磨性也就大为降低[7]。对于厚大断面工件，芯部常常出现碳化物而降低其使用性能；寒冷条件下使用的高锰钢常出现脆断现象；而在湿磨条件下面临腐蚀磨损的向题[8]。这些实际应用过程中经常出现的问题，又促使人们在的基础上寻找新的解决方法[9]。在我国，从上世纪五六十年代起至今广泛使用高锰钢作为设备的耐磨材料。高锰钢成了耐磨材料的代名词。人们几乎把高锰钢作为一种万能的耐磨材料来使用，然而在实践过程中发现[11]，高锰钢的起始硬度低，如果在使用中不能发生加工硬化，就无法发挥高锰钢潜在的耐磨能力。许多研究结果表明，在弱冲击载荷