耐磨钢PPT课件

.,耐磨钢,.,目录一、概述机械的失效形式磨损的机理二、钢的耐磨性及影响因素钢的耐磨性影响因素三、高锰铸钢高锰铸钢的化学成分高锰铸钢的热处理高锰铸钢的组织高锰铸钢的性能高锰铸钢的应用四、低合金耐磨钢及石墨钢低合金耐磨钢低合金耐磨钢的应用举例石墨钢的简单介绍五、其他耐磨材料,.,一、概述,1、机械的失效形式过量变形失效，其中包括过量弹性变形失效和过量塑性变形失效断裂失效，其中包括韧断、低应力脆断、疲劳断裂、蠕变断裂。表面损伤失效，其中包括磨损失效、接触疲劳失效、腐蚀失效。磨损是机械的主要失效形式之一,.,2、磨损的机理,不同的工况，磨损的机理也不同，影响的因素有很多，过程也是非常复杂。磨损机理一般有磨粒磨损、黏着磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、接触疲劳磨损等。其中，磨粒磨损最普遍，在零件磨损失效中约占50%,黏着磨损约占1%,腐蚀磨损约占8%。,.,耐磨钢目前还没有系统的技术标准，没有独立的钢类，但制造耐磨零件所选用的钢比较广泛，一部分结构钢、工具钢及合金铸铁常用来制造各种耐磨零件。这里主要介绍高锰钢和低合金耐磨钢。,.,二、钢的耐磨性及影响因素,1.钢的耐磨性钢的耐磨性是指在一定工作条件下抵抗磨损能力影响耐磨性的主要因素:磨损工况和摩擦副材质.2.影响因素对于一定的磨损工况，影响钢耐磨性的内在因素主要有化学成分、组织、性能等.,.,化学成分C含量：经淬火回火后的亚共析钢，随C耐磨性碳含量不同的钢经热处理得到相同的硬度时，随C耐磨性合金元素:当Cr时，其耐磨性随之.原因在于Cr和C形成Cr7C3、Cr23C6硬质相，Cr，硬质相，钢的耐磨性。随W含量的增加，其相对耐磨性随之增加，这是因为一方面W具有固溶强化的作用，另一方面还形成了WC、W2C硬质相，从而提高了金属的耐磨性。,.,由于V是强碳化物形成元素，形成了VC（HV20002996）硬质相.且VC的高温性能稳定，在磨损情况下不易变形和破裂，高温下还具有抑制长晶性能.所以随V，金属的耐磨性。加入Mo后，可以细化晶粒，提高强度与韧性，降低回火脆性。Mo所形成的硬质相不仅熔点高，而且弥散分布，有利于提高耐磨性。基体组织不同基体的耐磨性：FPMBP片比P球耐磨性高10%左右。P片越细，耐磨性越好,.,钢若具有A和B组织，其耐磨性要优于相同硬度的具有P和M组织的钢，换句话说，硬度较低的A和B组织可以比硬度较高的P和M具有相当的耐磨性能。,.,碳化物细小均匀分布，耐磨性。在硬度相当的情况下，碳化物量越多则相对耐磨性越。一般来说，晶粒细化会伴随着耐磨性的改善。性能不同成分的钢经热处理达到相近硬度时其耐磨性是不同的。不同碳含量的碳钢，在低温回火马氏体状态下，耐磨性随硬度增加而明显提高。在一定硬度范围内相对耐磨系数随硬度增加而明显提高，但有时硬度过高耐磨性反而下降，如图所示,.,.,另外，材料表层的夹杂、空间、微裂纹、锻造央层等缺陷也将使磨损加剧。材料表面结构设计的不合理，如过大的界面变化、过小的圆角半径。表面加工质量以及各种热加工缺陷，如网状、带状组织、脱碳，氧化等，都是对耐磨性不利的。,.,三、高锰铸钢,1、高锰铸钢的化学成分2、高锰铸钢的热处理3、高锰铸钢的组织4、高锰铸钢的性能5、高锰铸钢的应用,.,.,.,1、高锰铸钢的类型常用高锰铸钢的类型为ZGMn13型，主要有ZGMn13-1、ZGMn13-2等牌号2、高锰铸钢的成分及合金元素高锰铸钢化学成分的特点是高C、高Mn（10%14%Mn，0.9%1.4%C，质量分数），还加入了Cr、Mo、Ni、Ti等元素,1、高锰铸钢的化学成分,.,.,C：C，耐磨性，韧度，铸件的裂纹敏感性Mn：使A1温度降低到600左右，而Ms点在室温以下Cr：强度、耐磨性，塑性Mo：改善塑性，提高了温度强度Cr或适量的Mo和V：能细化K，使屈服强度、冲击韧性和耐磨性Re：钢液的流动性，钢液填充铸型的能力，减少热裂倾向；细化A晶粒；延缓铸后冷却时在晶界析出K；冷作硬化效应和韧性；提高使用寿命,主要元素的影响：,.,.,2、高锰铸钢的热处理,水韧处理的定义：为了改善某些奥氏体钢的组织以提高韧性，将钢件加热到高温使过剩相溶解，然后水冷的热处理工艺。铸态的钢必须经过水韧处理。水韧处理是一种固溶处理,常用于高锰钢高锰钢的铸态组织：A，K及少量相变产物P，沿奥氏体晶界析出的K降低钢的韧性，水韧处理能消除K,.,铸态高锰钢钢,加热至奥氏体区温度（1050-1100，视钢中碳化物的细小或粗大而定）,每25mm壁厚保温1h，铸态组织中的K基本上都固溶到中,加热,保温,水冷,单一的A组织的高锰钢,.,水韧处理应注意,缓慢加热，以避免产生裂纹铸件出炉至入水时间应尽量缩短，以避免K析出常用水冷，水冷前水温不宜超过30，水冷后水温应小于60水韧处理后不宜再进行250350的回火处理，也不宜在250350以上温度环境中使用,.,3、高锰铸钢的组织,铸态组织：奥氏体、碳化物、少量相变产物P水韧处理后：单一的奥氏体组织,.,4、高锰铸钢的性能,高锰铸钢的力学性能：硬度300HBS；冲击吸收能量KU2在150J左右；屈服强度ReL为250400MPa；抗拉强度ReL一般为7001000MPa；断后伸长率A5一般为30%55%。,.,.,大变形在A基体中产生大量层错、形变孪晶、马氏体和马氏体，阻碍位错运动。经强烈冲击后，耐磨件表面硬度大幅度提高，硬化层深度可达1020mm，而芯部仍保持A晶粒，所以能承受强有力的冲击载荷而不破。随着表面层逐渐被磨损，硬化层不断向内发展。,高锰钢的耐磨性,耐磨机理：,.,5、高锰铸钢的应用,在低应力磨损和低冲击载荷下，由于不能产生足够的加工硬化，这时高锰钢的耐磨性不一定比相当硬度的其他钢种好。因此它被广泛应用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工作情况下零件。,应用：各种碎石机的衬板、颚板、磨球挖掘机斗齿坦克的履带板,.,碎石机的颚板,坦克的履带板,衬板采用的是高锰铸钢,.,磨球,减速带,.,高锰铸钢对辊,.,四、低合金耐磨钢及石墨钢,低合金耐磨钢低合金耐磨钢的应用举例石墨钢的简单介绍,.,低合金耐磨钢,合金元素对金属耐磨性的影响主要通过影响显微组织和硬质相的多少，从而影响合金钢的耐磨性，一般情况下，随着合金含量的增加，合金的耐磨性增加，但是合金元素的含量比较高时，合金钢的耐磨性呈下降趋势。就其原因，不同的合金元素有着不同的影响。常见的合金元素：Cr，Mo，Si，Mn，RE,.,以Cr为例,当Cr含量增加时，合金钢的高温耐磨性和低温耐磨性都会增加，但是合金增加到一定量时（以20%为例），Cr在合金钢中倾向于以脆性相，使合金钢的耐磨性降低。变化过程：Cr7C3Cr23C6（脆性相）,.,常用低合金耐磨钢的特点及用途,.,低合金耐磨钢的应用举例,40SiMn2，其主要特点包括：耐磨性好，有良好的综合力学性能，有回火脆性；常用的热处理方式：调质；主要用于：推土机，拖拉机的履带板。41Mn2SiRE，其主要特点包括：耐磨性好韧度较高，热处理工艺良好。,.,石墨钢的简单介绍,石墨钢是一种高碳铸钢，兼有铸钢和铸铁的综合性能，其微观组织是钢的基体，二次渗碳体和点状石墨组成。石墨钢的特点是：耐磨性好，缺口敏感性低，热处理形变小，尺寸稳定及易于切削加工。用途：表面质量严格的拉伸，弯曲，整形冲模，磨球等。,.,五、其他耐磨材料,铬钼硅锰钢、中合金耐磨钢耐磨蚀钢特殊耐磨钢SiC刚玉,.,铬钼硅锰钢、中合金耐磨钢美国的大多数磨球都用中、高碳的铬钼钢制造，其化学成分、热处理和硬度见下表。,在较高温度(例如200500)的磨料磨损条件或由于摩擦热使表面经受较高温度可采用铬钼钒、铬钼钒镍或铬钼钒钨等合金耐磨钢，这类钢淬火后，经中温或高温回火时，有二次硬化效应。,.,下表列举了中国用于制造球磨机衬板的硅锰、铬锰硅钼、铬锰钼系低、中合金耐磨钢的化学成分及应用范围。,.,耐磨蚀钢在高速流动并兼有固体颗粒的液体中，能耐冲刷、磨耗、涡流与空气所形成的气蚀以及介质腐蚀的钢类。耐磨蚀钢多为铬系或铬镍系不锈钢以及镍基、钴基表面硬化合金。不锈钢中主要包括：(1)马氏体不锈钢；(2)沉淀硬化不锈钢；(3)马氏体时效不锈钢。特殊耐磨钢在特定的工况，如冲击磨损、腐蚀磨损、高温冲蚀磨损等条件下所使用的钢种。它广泛的应用于冶金矿山机械、工程机械、农机机械、电力机械、铁路运输机械、建材以及军工等部门。,.,SiC俗称金刚砂，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。为六方晶体，硬度高，显微硬度为28403320kg/mm2。化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐