一 : 我国金属耐磨材料的发展和应用

Vol151　No19Sep.2002

铸造

?525?

FOUNDRY

专题综述

我国金属耐磨材料的发展和应用

李茂林

(合肥水泥研究设计院,安徽合肥230051)

摘要:综述了国内黑色金属耐磨材料高锰钢、中锰钢、超高锰钢、耐磨合金钢、抗磨白口铸铁等的发展和应用概况;

就耐磨材料的生产和用户对耐磨材料的选择进行了分析。[www.61k.com］

关键词:高锰钢;中锰钢;超高锰钢;耐磨材料;耐磨合金钢;抗磨白口铸铁中图分类号:TG135+16;TG136+11　文献标识码:A　文章编号:100124977(2002)0920525205

DevelopmentandApplicationofResistantMaterialsin(HefeiAnhui,China)

Abstract:Ittheandapplicationofwear2resistantmaterialsofausteniticmanganese,manganesesteel,super2highmanganesesteel,wear2resistantalloysteel,abrasionresistantwhiteironinChina.Itisdiscussedthattheproducingtechnologyinwear2resistantmate2rialsplantandselectionofwear2resistantmaterialsuser.

Keywords:austeniticmanganesesteel;mediummanganesesteel;super2highmanganesesteel;wearre2

sistantmaterials;wear2resistantalloysteel;abrasion2resistantwhiteiron

据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上〔1〕。应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列,高、中、低碳耐磨合金钢系列,铬系抗磨白口铸铁系列,锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁,不同方法生产的双金属复合耐磨材料,表面技术处理的耐磨材料等。同时在耐磨材料生产工艺设备上先后从日本、德国、南斯拉夫、比利时等国引进数条机械化自动化生产线(如迪莎铸造磨球砂型自动化生产线、机械化金属型铸球生产线、VRH法衬板生产线)。在引进基础上发展了结合国情的新型工艺设备(如消失模铸造工艺设备、金属型覆砂工艺设备、挤压造型工艺设备、离心铸造工艺设备等新技术新设备)。熔炼工艺上采用炉外精炼与连铸等新技术,使产品的内在质量、外观质量和性能得到明显提高,金属消耗大幅度降低,一些厂家产品已达到或超过国际水平,出口东南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地,取得了良好效益。随着耐磨材料行业的发展进步,我国耐磨材料铸件的标准化工作也有显著成绩(80年代以来先后

发布实施了GB3180282中锰抗磨球墨铸铁件,GB/T1392521992铸造高锰钢金相;GB/T568021998高锰钢

铸件,GB/T1744521998铸造磨球,GB/T826321999抗磨白口铸铁件)。耐磨材料国家标准的宣贯使越来越多的企业参照国标组织生产,对提高我国耐磨铸件质量

2〕

的整体水平起到了积极作用〔。

1　高锰钢、中锰钢、超高锰钢

高锰钢主要应用在高冲击负荷下的各种大型破碎机易损件,如破碎机颚板、大型破碎机锤头、挖掘机铲齿、铁道辙叉等。针对在冲击负荷小或低应力磨损条件下不能充分加工硬化而不耐磨的问题,发展了合金化改性高锰钢,奥氏体介稳定易加工硬化中锰钢、

3〕低锰钢。高碳锰钢的初始硬度、耐磨性提高〔。为

使厚大铸件中心部位也为全奥氏体组织,提高加工硬化能力,发展了超高锰钢(Mn15、Mn17、Mn20、Mn25)。针对结构复杂,易产生裂纹的特殊铸件,研

制出了低碳高锰钢(75Mn13、50Cr2Mn14、60

4〕

Cr5Mn12、55Cr5Mn9)满足市场需要〔。高锰钢熔炼发展了吹氩、吹氮,炉外精炼等工艺,提高了钢的纯净度。采用悬浮浇注、表面合金化、爆炸硬化等

收稿日期:2002204201收到初稿,2002207216收到修订稿。

作者简介:李茂林(1942-),男,辽宁绥中人,教授,主要从事建材工业用耐磨耐热金属材料的研究和生产工作。电话:055123433303(O),

013705698951

金属耐磨材料 我国金属耐磨材料的发展和应用

?526?Sep.2002FOUNDRY　　　Vol151　No19

措施提高耐磨性。[www.61k.com]

高锰钢铸件热处理一般为缓慢升温(50～80℃/h)到650℃,保温1h后以100～120℃/h,升温到1050℃,保温2～3h后水韧处理。对于合金化高锰钢、超高锰钢淬火温度一般提高到1080～1120℃,保温时间延长到3～4h;许多单位近年来采取先在950℃保温2h正火预热处理,均化成分,细化组织,冷至300℃后再淬火的工

5～6〕

艺,使耐磨性得到提高〔。

中、小铸造厂采用浇注后温度降到1100℃时入水,类似水爆清砂,节省能耗,但要控制铸件入水时间,对复杂铸件不宜采用。近年来我国许多单位对中

7～8〕

锰钢、超高锰钢进行研究〔。实践表明,高锰钢经过调整化学成分,加入固溶强化元素合金化,经过调整和改变热处理工艺,可充分发挥优点,克服缺点。

2　耐磨合金钢

针对高锰钢的缺点,结合工况条件及我国资源状况,研制出了多种耐磨合金钢。这些耐磨合金钢具有优良的强韧性、耐磨性和耐蚀性,被称为‘三耐合金’。该合金成本不高,适于制造各类耐磨铸件。根据耐磨合金钢的含碳量及合金含量的不同列于表1(表中首列右上角数字的意义:1—低碳低合金钢,2—低碳中合金耐磨钢,3—低碳高合金钢)、表2和表3。低碳合金钢成分性能及应用见表1,中碳合金钢成分性能及应用见表2,高碳类合金钢的成分性能应用见表3.。从表1、表2、表3可以看出,各类耐磨合金钢通过调整化学成分和热处理均能达到较理想。

表1　Table1　Chemical,lowcarbonalloysteel

种类美国低碳耐磨合金钢1

28MoMn2VB130Cr2MnSiMoRE1ZGCrMoNb125CrMoNi127CrMoNi130Cr4MoNi230Cr4MnMo230Cr4MoNi220Cr8MoNi318Cr6NiMo323Cr9MoNi324Cr9MoNi3

1

C(0125～0135

0125～01310128～01350120～0170012301270125～01350122～01350128～01350118～01240115～012001250126

Si%15～115013～018111～114014～11201540185013～018113～218013～016014～018013～0160160130

06～115114～118018～111013～11501920175014～110015～113014～018

Cr(0150～2100

Mo(%0120～01500120～01400130～01400120～110001511140015～01800130～01500150～11000150～01800140～016001710160

Ni(%)其它(%)2

2

热处理2水淬+低温回火淬火+低温回火空淬+回火空淬+回火

900℃×115h水淬+200℃×2h

HRCαk/(J?cm22)组织

应用2锤头寿命同Mn13

衬板寿命提高30%衬板寿命提高2倍衬板寿命提高2倍撑板隔仓板篦板沈阳金属研究所合肥水泥院隔仓板、篦板湿磨衬板湿磨衬板湿磨衬板湿磨衬板

222

0～112001710192013020160

22

50～5445～524510～481047154810～521046114810～5210

22

15～2525～503010～5010231320102301032193010～50104010～501050

10～601050105010

2

MMM+B+ArM+B+ArM

2

1180～21203100～6100317511473100～41003100～41503150～41507100～101005100～710081508192

V0106～B0101～0112

01004RE0105Ta0103Al0117

2

Nb0103Cu0143

22

Ti0108

2

RE0120RE+

空淬+回火淬火+回火淬火+回火

2222

2

M+BM+BMMMM

～0110120

0130～Cu0140～RE+

01601180～21201150～118011801170

0160

0120

2

2

014～0180160172

2222

2222

2

4310～48104510～51104610～3　抗磨白口铸铁

国外耐磨白口铸铁的发展分为普通白口铸铁、镍硬铸铁和高铬白口铸铁(至今已发展成系列化和标准化,进行工业化大批量生产)3个阶段。美国,日本及欧洲各国20世纪初就开始采用镍硬铸铁,目前已发展到镍硬4#,铬含量由2%提高到9%,镍由415%提高到610%,共晶碳化物由M3C型变成M7C3

型,力学性能显著提高,铸态厚截面即可获得马氏体组织,硬度在HRC62以上,并且具有一定韧性,主要应用于辊式磨的磨环和磨辊,可铸态使用,这对数吨重不便热处理的大铸件很有意义。因镍价格高,国内很少采用,有人研制中铬铸铁等新型耐磨材料以取

9〕

(主要用于磨代它。国外使用最多的是高铬铸铁〔

球、衬板、锤头、泵件上)。根据不同工况选用不同成分,以取得显著经济效益。70年代以前,我国耐

金属耐磨材料 我国金属耐磨材料的发展和应用

铸造

李茂林:

我国金属耐磨材料的发展和应用?527?

磨白口铸铁的研究与应用为普通白口铸铁、低合金铸铁及抗磨球墨铸铁。（www.61k.com］以后(以水泥工业为例)引进了多条新型干法生产线。在粉磨设备消化引进中发现,国外大型磨机衬板,辊式磨辊采用高铬白口铸铁耐磨性能优异,因此国内一些单位开始研究高铬白口铸铁在国产设备上的应用,80年代进入成熟阶段。

表2　中碳耐磨合金钢成分、性能及应用

Table2　Chemicalcomposition,propertyandapplicationofwear2resistantmediumcarbonalloysteel

种类牌号中国

40CrNiMo

C(%)0137～01440138～01430137～01440138～01480136～01420135～0144010141～01480140～01500158

Si(%)

Mn(%)0150～01800160～01800150～01800180～11101150～11800180～1501111100～11400140～01801126

Cr(%)0160～01900170～01900160～01901180～21000190～114001～111502100～21504100～61004110

Mo(%)0115～01250120～01300115～0125

Ni(%)1120～11701165～21001120～1170

其它(%)

222

RE+0120+1+热处理222油淬+回火/水淬+油/920℃空淬340℃回火

HRCαk/(J?cm-2)组织222

M+ArM+B+ArM+ArM

应用222衬板衬板磨头衬板衬板衬板衬板湖北水机厂靖江厂南海厂

222

1150～21000190～11500180～60～1800180～11200130～01600160

222

51～5750555353～5548～524810～56105410

222

33

美国

4340合金钢

前苏联

40XHM

42Cr2Si2MnMoRE

2

0120～01300130015001～01500120～01300130～01600125

222

0120～01400130～0150

40CrMn2SiMo3038CrMnSiMoRE50～80

42CrMnSiMo

22

Cu0140～0160V0127

20～33

45CrMnSiMo

空淬+回火空淬+回火

20～302010～35102510

M

中碳中铬钼合金钢45Cr5Mo

55Cr4Mo

M

222

空淬+回火空淬+回火空淬+回火

M

46Cr4Mo0146015601873171014222

48～5235～45M

58Cr4Mo0158017401713167013749～5430～40M

表3　高碳合金钢成分、性能及应用范围

Table3　Chemicalcomposition,propertyandapplicationofwear2resistanthighcarbonalloysteel

种类牌号

70CrMnBMoRE

C(%)0165～01750170～01800180～01900170～11200180～01850160～11800180～11201110～1120

Si(%)0125～01450140～01500180～11200140～01900160～01900140～01600130～01800150～0170

Mn(%)1100～11500180～11000160～11000130～01901150～11701150～11700140～11000170～1100

Cr(%)1100～11502100～21505100～71001130～11703100～41003100～81005100～81006100～8100

Mo(%)0130～01400130～01400130～01500140～11200130～0160

Ni(%)

其它(%)

RE0120B01018

热处理水淬后空冷退火后调质空淬+回火空淬+回火

920℃淬

HRCαk/(J?cm-2)53～55

22～238180～11101210～1510

组织

M+K

应用衬板铲齿衬板衬板

>100mm

2

0160～0180

75MnCr2MoNi

2

RE0120

30～3550～60

T+K

90Cr6MoRE

2

0～1150

M+KMM

高碳低合金钢

(美国)

2

RE0120

2

58105610～60105810～6010

2

19101910～3510>10102210

高碳中合金钢

(沈阳工业大学)

22

0125～0135

火+回火

2

衬板湿磨衬板锤头

5～50Kg

高碳高合金钢

(沈阳铸造所)

2

0140～01800150～1100

2

RE01202RE01041

M

高碳高合金钢

(大连铁道学院)Cr7MoRE

MM

2255102

金属耐磨材料 我国金属耐磨材料的发展和应用

?528?Sep.2002FOUNDRY　　　Vol151　No19

近20年来,国内对铬系白口铸铁的研究不断深入,从合金化理论到生产工艺都取得突破性进展,获得了大量成果。[www.61k.com]低铬、中铬、高铬、超高铬磨球、衬板、锤头,高铬渣浆泵过流件,以及高铬铸铁与钢双金属复合铸造衬板、磨辊、轧辊等都已达到国际先进水平。1985年以来,我国铬系合金白口铸铁、镍铬合金白口铸铁已制定国家标准,1999年进行了修10〕改〔。耐磨白口铸铁技术已与国际接轨。为提高高铬白口铸铁的耐磨性和使用可靠性,在高铬铸铁中加3%～5%的钒,形成高硬度的VC星型碳化物;日本专家提出加硼改变高铬铸铁的碳化物形态,少量硼形成高硬度的硼化物,显著提高其耐磨性。国内宁国耐磨材料厂研制Cr26BW高铬耐磨铸铁,也取得良好效果。前苏联高铬锰白口铸铁(215%～312%C,1210%～1510%Cr,315%～510%Mn)淬透性可达200mm,硬度HRC60～63,衬板。球墨铸铁具有优良的力学性能,且具有良好的耐磨性和抗冲击疲劳性能。自20世纪40年代研制成功以来,世界球铁产量已达百万吨以上,在汽车、农机和建材等部门得到了广泛应用。我国1982年制定了中锰抗磨球墨铸铁件标准(GB3180282),近年来许多单位研制出马氏体基体、奥贝基体、马贝基体的磨球、衬板,在建材、电力行业应用取得良好效果。我国自行开发的低合金白口铸铁,成本低,性能良好,在中、小冲击负荷下取得良好效果(成分及性能见表4)。近年来我国还开发研制了锰系白口铸铁,硼系白口铸铁。锰系白口铸铁分中锰(5%～6%),高锰(7%～11%)两类,是结合我国资源情况研制的。硼系白口铸铁分高碳低硼和低碳高硼两类,采用,。锰系、硼系propertyoflowalloywhitecastiron

种类

C(%)

()

Mn(%)

Cr(%)

Mo(%)

Cu(%)

S(%)

P(%)

其它(%)热处理铸态

HRC50～555510～6210

5310～58105510～60104510～55105210～αk/σbb/

22410～500～510

530

5100～610～71006404100～450～6100

550

马氏体铬钼铜白口铸铁低铬稀土白口铸铁铜铬白口铸铁多元低合金白口铸铁低铬白口铸铁

2140～31602140～31603120～31402180～31603120～<11000150～11200140～01902180～3150<1100～21000180～11200180～11204150～51501150～210～310215～310115～117013～015310～0150～1100

0180～1120

<0110

<0115

2

980℃×4h+300℃×2h

2

<0140

2

3130～3180

0130～01501150～2

<0115<0110<2

<0118<0110<RE0120

980℃淬入260

～300℃盐浴3h

铸态铸态铸态

2

V0125～0140

Ti011

22

2

0150～615～650～810830

310～700～2

表5　锰系、硼系白口铸铁的成分和性能

Table5　Chemicalcompositionsandmechanicalpropertyofmanganeseandboronseriesofwhitecastiron

名称中锰白

口铸铁高锰白口铸铁

C(%)Si(%)Mn(%)Mo(%)Cu(%)B(%)Ti(%)RE(%)P(%)2150～0160～315011501170～2100

<0180

510～615710～815

0～016

0～1100

S(%)

热处理铸态

HRC5710～621036～373310～35105210～58106210～65104910～54106310～6510

αk/

(J?cm22)410～1010618～7191710～18103150～41204140～81102150～31403130～4110

σw/MPa

2

650～720800～850440～560

22

Cr1100

22

22222

<0110<011铸态980℃空冷

高碳低硼

白口铸铁2190～0190～31201160015～

110015～0170180～0114～

11200125<

01180102～0108<0105<0110

铸态940℃油淬+260℃×2h铸态980℃油淬+250℃×2h

2

低碳高硼

白口铸铁2120～0190～21401160015～

110015～0170180～0140～11200155<

01180102～0108<0105<0110

450～540

2

4　耐磨材料的选择与应用

耐磨材料种类繁多,可满足各种工况的需要。关

键是制造厂如何生产出内在、外观质量均优良的产

品。近年来学术界、企业家认识到,生产优质产品须有良好的设备、完善的检测手段。目前我国多数厂家

金属耐磨材料 我国金属耐磨材料的发展和应用

铸造

李茂林:我国金属耐磨材料的发展和应用?529?

采用冲天炉、中频炉或双联法生产,少数厂采用电弧炉生产,应用炉外精炼和连铸的更少,造成金属液冶金质量、纯净度差,去气、去夹杂不理想。（www.61k.com］国内大多采用手工造型,湿型铸造,效率低,铸件缺陷多,造成耐磨件早期失效。热处理多燃煤加热,热处理质量差,铸件性能不稳定。我国耐磨材料生产厂有数百家,多为中、小厂,检测手段不全,有的甚至成分分析都不能保证;力学性能更很少检测。对此,笔者建议:①从冶金质量上狠下功夫,生产高锰钢、合金钢、高铬铸铁,宜采用电弧炉熔炼或配以炉外精炼,或采用真空熔炼。有效降低非金属夹杂物和气体含量,纯洁金属液,以提高铸件力学性能、耐磨性和使用性能;②推广先进铸造工艺(如消失模工艺、金属型覆砂工艺、自硬树脂砂工艺、离心铸造工艺及挤压造型工艺等),改善铸件表面质量,并使铸件内部组织致密,无缩孔、疏松等缺陷;③加入复合变质剂处理,度,、,高铸件致密度,,;④热处理设备建议应用以天然气、煤气、油、电为能源的热处理设备,逐步淘汰燃煤热处理炉,发展连续热处理炉,加强升温速度、保温时间的监控,确保热处理质量;⑤我国高锰钢、抗磨白口铸铁等都制定了国家标准,耐磨合金钢也将制定国家标准,制造厂应参照国家标准,制定严格企业标准指导生产。同时完善测温、成分分析、力学性能测试、探伤等检测设备,建立完整的质量保证体系。

作为用户,应首选具有良好生产设备和检测手段厂家的产品。笔者认为:①选耐磨件前先要进行磨损失效分析,充分认识配件的服役条件,如采用干法还是湿法生产,受冲击负荷的大小,物料的种类,易磨性,粒度,物料的尖锐度等;②进行技术经济指标对比,如果耐磨性提高比率远大于价格比率,应优先选择;③具体耐磨铸件的选择:a1大型颚式破碎机颚

板(400kg以上)、大型破碎机锤头(50kg以上)、

应选择标准高锰钢,加铬钼合金化高锰钢或超高锰钢;b1中小型破碎机颚板、20kg以下锤头、球磨机衬板可选用低碳中合金钢、高韧性高铬铸铁;c1国外引进的球磨机衬板可参照引进件成分,采用合金钢或高铬铸铁,国内磨机筒体衬板根据结构形式不同选择合金钢或高铬铸铁;磨头板、隔仓板、出料筛板应选择合金化高锰钢或低碳合金钢;d1低冲击冲刷磨损件可选择白口铸铁。

随着耐磨材料研究与应用的发展,针对千差万别的使用条件,应继续深入研究摩擦磨损理论,并在新材料、新工艺,特别是产品生产的机械化、自动化上下功夫,不断提高生产效率,降低成本,稳定产品质量,。材料成分设、新工艺结合开发,陶瓷材料与合金钢复合开发更新的耐、耐蚀、耐冲击新材料。

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〔6〕　王明胜,等1奥氏体中锰钢的成分设计分析〔J〕1机械工程材

料,1993,(1):41

〔7〕　张敬辙1含17～20%锰的超高锰钢风扇磨打击板的耐磨性〔J〕

1铸造,1999,(6):37

〔8〕　黄四亮1钒钛复合变质剂超高锰耐磨铸钢的试验研究〔J〕1矿

山机械,2001,(2):51

〔9〕　周庆德,等1铬系抗磨铸铁〔M〕1西安:西安交大出版社,

1986〔10〕　G

B/T826321999,抗磨白口铸铁件〔S〕

(编辑:田世江,tianshj@foundryworld1com)

鳞　片　石　墨

我矿位于河南省南阳市内乡县北部伏牛山南麓,交通方

便,石墨矿藏丰富,是我国优质鳞片石墨矿之一。随着国内外工业迅速发展,石墨的用途越来越广,用量越来越大,在国内市场上,受到冶炼、铸造、钢铁、电气、电池、化学等工业方面的好评。石墨的主要用途:铸造涂料、模润滑、炼钢、石墨坩埚、制作铅笔、轻工业做磨光剂耐火材料、复写纸做耐腐蚀材料,配制各种炼钢石墨保护渣。

总之,石墨是一种特殊的非金属材料,已在冶金、机械、化工、电器、轻纺、铸造、电池、电极等工业部门获得广泛使用,另外,本矿产品保质、保量、包退、包换,希望广大用户在使用过程中多提出宝贵意见,也希望贵单位来电来函联系。

另外,本矿生产各种型号柔性石墨(柔性石墨:也叫膨化石墨、倍数石墨、酸化石墨)。

河南省南阳市内乡县板厂石墨一矿

业务主办:张保华　手机:13703415233　邮编:474366　电话:0377251732185173079　传真:037725173079

二 : 我国金属耐磨材料的发展和应用

Vol151　No19Sep.2002

铸造

?525?

FOUNDRY

专题综述

我国金属耐磨材料的发展和应用

李茂林

(合肥水泥研究设计院,安徽合肥230051)

摘要:综述了国内黑色金属耐磨材料高锰钢、中锰钢、超高锰钢、耐磨合金钢、抗磨白口铸铁等的发展和应用概况;

就耐磨材料的生产和用户对耐磨材料的选择进行了分析。

关键词:高锰钢;中锰钢;超高锰钢;耐磨材料;耐磨合金钢;抗磨白口铸铁中图分类号:TG135+16;TG136+11　文献标识码:A　文章编号:100124977(2002)0920525205

DevelopmentandApplicationofResistantMaterialsin(HefeiAnhui,China)

Abstract:Ittheandapplicationofwear2resistantmaterialsofausteniticmanganese,manganesesteel,super2highmanganesesteel,wear2resistantalloysteel,abrasionresistantwhiteironinChina.Itisdiscussedthattheproducingtechnologyinwear2resistantmate2rialsplantandselectionofwear2resistantmaterialsuser.

Keywords:austeniticmanganesesteel;mediummanganesesteel;super2highmanganesesteel;wearre2

sistantmaterials;wear2resistantalloysteel;abrasion2resistantwhiteiron

据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上〔1〕。应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列,高、中、低碳耐磨合金钢系列,铬系抗磨白口铸铁系列,锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁,不同方法生产的双金属复合耐磨材料,表面技术处理的耐磨材料等。同时在耐磨材料生产工艺设备上先后从日本、德国、南斯拉夫、比利时等国引进数条机械化自动化生产线(如迪莎铸造磨球砂型自动化生产线、机械化金属型铸球生产线、VRH法衬板生产线)。在引进基础上发展了结合国情的新型工艺设备(如消失模铸造工艺设备、金属型覆砂工艺设备、挤压造型工艺设备、离心铸造工艺设备等新技术新设备)。熔炼工艺上采用炉外精炼与连铸等新技术,使产品的内在质量、外观质量和性能得到明显提高,金属消耗大幅度降低,一些厂家产品已达到或超过国际水平,出口东南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地,取得了良好效益。随着耐磨材料行业的发展进步,我国耐磨材料铸件的标准化工作也有显著成绩(80年代以来先后

发布实施了GB3180282中锰抗磨球墨铸铁件,GB/T1392521992铸造高锰钢金相;GB/T568021998高锰钢

铸件,GB/T1744521998铸造磨球,GB/T826321999抗磨白口铸铁件)。耐磨材料国家标准的宣贯使越来越多的企业参照国标组织生产,对提高我国耐磨铸件质量

2〕

的整体水平起到了积极作用〔。

1　高锰钢、中锰钢、超高锰钢

高锰钢主要应用在高冲击负荷下的各种大型破碎机易损件,如破碎机颚板、大型破碎机锤头、挖掘机铲齿、铁道辙叉等。针对在冲击负荷小或低应力磨损条件下不能充分加工硬化而不耐磨的问题,发展了合金化改性高锰钢,奥氏体介稳定易加工硬化中锰钢、

3〕低锰钢。高碳锰钢的初始硬度、耐磨性提高〔。为

使厚大铸件中心部位也为全奥氏体组织,提高加工硬化能力,发展了超高锰钢(Mn15、Mn17、Mn20、Mn25)。针对结构复杂,易产生裂纹的特殊铸件,研

制出了低碳高锰钢(75Mn13、50Cr2Mn14、60

4〕

Cr5Mn12、55Cr5Mn9)满足市场需要〔。高锰钢熔炼发展了吹氩、吹氮,炉外精炼等工艺,提高了钢的纯净度。采用悬浮浇注、表面合金化、爆炸硬化等

收稿日期:2002204201收到初稿,2002207216收到修订稿。

作者简介:李茂林(1942-),男,辽宁绥中人,教授,主要从事建材工业用耐磨耐热金属材料的研究和生产工作。电话:055123433303(O),

013705698951

?526?Sep.2002FOUNDRY　　　Vol151　No19

措施提高耐磨性。

高锰钢铸件热处理一般为缓慢升温(50～80℃/h)到650℃,保温1h后以100～120℃/h,升温到1050℃,保温2～3h后水韧处理。对于合金化高锰钢、超高锰钢淬火温度一般提高到1080～1120℃,保温时间延长到3～4h;许多单位近年来采取先在950℃保温2h正火预热处理,均化成分,细化组织,冷至300℃后再淬火的工

5～6〕

艺,使耐磨性得到提高〔。

中、小铸造厂采用浇注后温度降到1100℃时入水,类似水爆清砂,节省能耗,但要控制铸件入水时间,对复杂铸件不宜采用。近年来我国许多单位对中

7～8〕

锰钢、超高锰钢进行研究〔。实践表明,高锰钢经过调整化学成分,加入固溶强化元素合金化,经过调整和改变热处理工艺,可充分发挥优点,克服缺点。

2　耐磨合金钢

针对高锰钢的缺点,结合工况条件及我国资源状况,研制出了多种耐磨合金钢。这些耐磨合金钢具有优良的强韧性、耐磨性和耐蚀性,被称为‘三耐合金’。该合金成本不高,适于制造各类耐磨铸件。根据耐磨合金钢的含碳量及合金含量的不同列于表1(表中首列右上角数字的意义:1—低碳低合金钢,2—低碳中合金耐磨钢,3—低碳高合金钢)、表2和表3。低碳合金钢成分性能及应用见表1,中碳合金钢成分性能及应用见表2,高碳类合金钢的成分性能应用见表3.。从表1、表2、表3可以看出,各类耐磨合金钢通过调整化学成分和热处理均能达到较理想。

表1　Table1　Chemical,lowcarbonalloysteel

种类美国低碳耐磨合金钢1

28MoMn2VB130Cr2MnSiMoRE1ZGCrMoNb125CrMoNi127CrMoNi130Cr4MoNi230Cr4MnMo230Cr4MoNi220Cr8MoNi318Cr6NiMo323Cr9MoNi324Cr9MoNi3

1

C(0125～0135

0125～01310128～01350120～0170012301270125～01350122～01350128～01350118～01240115～012001250126

Si%15～115013～018111～114014～11201540185013～018113～218013～016014～018013～0160160130

06～115114～118018～111013～11501920175014～110015～113014～018

Cr(0150～2100

Mo(%0120～01500120～01400130～01400120～110001511140015～01800130～01500150～11000150～01800140～016001710160

Ni(%)其它(%)2

2

热处理2水淬+低温回火淬火+低温回火空淬+回火空淬+回火

900℃×115h水淬+200℃×2h

HRCαk/(J?cm22)组织

应用2锤头寿命同Mn13

衬板寿命提高30%衬板寿命提高2倍衬板寿命提高2倍撑板隔仓板篦板沈阳金属研究所合肥水泥院隔仓板、篦板湿磨衬板湿磨衬板湿磨衬板湿磨衬板

222

0～112001710192013020160

22

50～5445～524510～481047154810～521046114810～5210

22

15～2525～503010～5010231320102301032193010～50104010～501050

10～601050105010

2

MMM+B+ArM+B+ArM

2

1180～21203100～6100317511473100～41003100～41503150～41507100～101005100～710081508192

V0106～B0101～0112

01004RE0105Ta0103Al0117

2

Nb0103Cu0143

22

Ti0108

2

RE0120RE+

空淬+回火淬火+回火淬火+回火

2222

2

M+BM+BMMMM

～0110120

0130～Cu0140～RE+

01601180～21201150～118011801170

0160

0120

2

2

014～0180160172

2222

2222

2

4310～48104510～51104610～3　抗磨白口铸铁

国外耐磨白口铸铁的发展分为普通白口铸铁、镍硬铸铁和高铬白口铸铁(至今已发展成系列化和标准化,进行工业化大批量生产)3个阶段。美国,日本及欧洲各国20世纪初就开始采用镍硬铸铁,目前已发展到镍硬4#,铬含量由2%提高到9%,镍由415%提高到610%,共晶碳化物由M3C型变成M7C3

型,力学性能显著提高,铸态厚截面即可获得马氏体组织,硬度在HRC62以上,并且具有一定韧性,主要应用于辊式磨的磨环和磨辊,可铸态使用,这对数吨重不便热处理的大铸件很有意义。因镍价格高,国内很少采用,有人研制中铬铸铁等新型耐磨材料以取

9〕

(主要用于磨代它。国外使用最多的是高铬铸铁〔

球、衬板、锤头、泵件上)。根据不同工况选用不同成分,以取得显著经济效益。70年代以前,我国耐

铸造

李茂林:

我国金属耐磨材料的发展和应用?527?

磨白口铸铁的研究与应用为普通白口铸铁、低合金铸铁及抗磨球墨铸铁。以后(以水泥工业为例)引进了多条新型干法生产线。在粉磨设备消化引进中发现,国外大型磨机衬板,辊式磨辊采用高铬白口铸铁耐磨性能优异,因此国内一些单位开始研究高铬白口铸铁在国产设备上的应用,80年代进入成熟阶段。

表2　中碳耐磨合金钢成分、性能及应用

Table2　Chemicalcomposition,propertyandapplicationofwear2resistantmediumcarbonalloysteel

种类牌号中国

40CrNiMo

C(%)0137～01440138～01430137～01440138～01480136～01420135～0144010141～01480140～01500158

Si(%)

Mn(%)0150～01800160～01800150～01800180～11101150～11800180～1501111100～11400140～01801126

Cr(%)0160～01900170～01900160～01901180～21000190～114001～111502100～21504100～61004110

Mo(%)0115～01250120～01300115～0125

Ni(%)1120～11701165～21001120～1170

其它(%)

222

RE+0120+1+热处理222油淬+回火/水淬+油/920℃空淬340℃回火

HRCαk/(J?cm-2)组织222

M+ArM+B+ArM+ArM

应用222衬板衬板磨头衬板衬板衬板衬板湖北水机厂靖江厂南海厂

222

1150～21000190～11500180～60～1800180～11200130～01600160

222

51～5750555353～5548～524810～56105410

222

33

美国

4340合金钢

前苏联

40XHM

42Cr2Si2MnMoRE

2

0120～01300130015001～01500120～01300130～01600125

222

0120～01400130～0150

40CrMn2SiMo3038CrMnSiMoRE50～80

42CrMnSiMo

22

Cu0140～0160V0127

20～33

45CrMnSiMo

空淬+回火空淬+回火

20～302010～35102510

M

中碳中铬钼合金钢45Cr5Mo

55Cr4Mo

M

222

空淬+回火空淬+回火空淬+回火

M

46Cr4Mo0146015601873171014222

48～5235～45M

58Cr4Mo0158017401713167013749～5430～40M

表3　高碳合金钢成分、性能及应用范围

Table3　Chemicalcomposition,propertyandapplicationofwear2resistanthighcarbonalloysteel

种类牌号

70CrMnBMoRE

C(%)0165～01750170～01800180～01900170～11200180～01850160～11800180～11201110～1120

Si(%)0125～01450140～01500180～11200140～01900160～01900140～01600130～01800150～0170

Mn(%)1100～11500180～11000160～11000130～01901150～11701150～11700140～11000170～1100

Cr(%)1100～11502100～21505100～71001130～11703100～41003100～81005100～81006100～8100

Mo(%)0130～01400130～01400130～01500140～11200130～0160

Ni(%)

其它(%)

RE0120B01018

热处理水淬后空冷退火后调质空淬+回火空淬+回火

920℃淬

HRCαk/(J?cm-2)53～55

22～238180～11101210～1510

组织

M+K

应用衬板铲齿衬板衬板

>100mm

2

0160～0180

75MnCr2MoNi

2

RE0120

30～3550～60

T+K

90Cr6MoRE

2

0～1150

M+KMM

高碳低合金钢

(美国)

2

RE0120

2

58105610～60105810～6010

2

19101910～3510>10102210

高碳中合金钢

(沈阳工业大学)

22

0125～0135

火+回火

2

衬板湿磨衬板锤头

5～50Kg

高碳高合金钢

(沈阳铸造所)

2

0140～01800150～1100

2

RE01202RE01041

M

高碳高合金钢

(大连铁道学院)Cr7MoRE

MM

2255102

?528?Sep.2002FOUNDRY　　　Vol151　No19

近20年来,国内对铬系白口铸铁的研究不断深入,从合金化理论到生产工艺都取得突破性进展,获得了大量成果。低铬、中铬、高铬、超高铬磨球、衬板、锤头,高铬渣浆泵过流件,以及高铬铸铁与钢双金属复合铸造衬板、磨辊、轧辊等都已达到国际先进水平。1985年以来,我国铬系合金白口铸铁、镍铬合金白口铸铁已制定国家标准,1999年进行了修10〕改〔。耐磨白口铸铁技术已与国际接轨。为提高高铬白口铸铁的耐磨性和使用可靠性,在高铬铸铁中加3%～5%的钒,形成高硬度的VC星型碳化物;日本专家提出加硼改变高铬铸铁的碳化物形态,少量硼形成高硬度的硼化物,显著提高其耐磨性。国内宁国耐磨材料厂研制Cr26BW高铬耐磨铸铁,也取得良好效果。前苏联高铬锰白口铸铁(215%～312%C,1210%～1510%Cr,315%～510%Mn)淬透性可达200mm,硬度HRC60～63,衬板。球墨铸铁具有优良的力学性能,且具有良好的耐磨性和抗冲击疲劳性能。自20世纪40年代研制成功以来,世界球铁产量已达百万吨以上,在汽车、农机和建材等部门得到了广泛应用。我国1982年制定了中锰抗磨球墨铸铁件标准(GB3180282),近年来许多单位研制出马氏体基体、奥贝基体、马贝基体的磨球、衬板,在建材、电力行业应用取得良好效果。我国自行开发的低合金白口铸铁,成本低,性能良好,在中、小冲击负荷下取得良好效果(成分及性能见表4)。近年来我国还开发研制了锰系白口铸铁,硼系白口铸铁。锰系白口铸铁分中锰(5%～6%),高锰(7%～11%)两类,是结合我国资源情况研制的。硼系白口铸铁分高碳低硼和低碳高硼两类,采用,。锰系、硼系propertyoflowalloywhitecastiron

种类

C(%)

()

Mn(%)

Cr(%)

Mo(%)

Cu(%)

S(%)

P(%)

其它(%)热处理铸态

HRC50～555510～6210

5310～58105510～60104510～55105210～αk/σbb/

22410～500～510

530

5100～610～71006404100～450～6100

550

马氏体铬钼铜白口铸铁低铬稀土白口铸铁铜铬白口铸铁多元低合金白口铸铁低铬白口铸铁

2140～31602140～31603120～31402180～31603120～<11000150～11200140～01902180～3150<1100～21000180～11200180～11204150～51501150～210～310215～310115～117013～015310～0150～1100

0180～1120

<0110

<0115

2

980℃×4h+300℃×2h

2

<0140

2

3130～3180

0130～01501150～2

<0115<0110<2

<0118<0110<RE0120

980℃淬入260

～300℃盐浴3h

铸态铸态铸态

2

V0125～0140

Ti011

22

2

0150～615～650～810830

310～700～2

表5　锰系、硼系白口铸铁的成分和性能

Table5　Chemicalcompositionsandmechanicalpropertyofmanganeseandboronseriesofwhitecastiron

名称中锰白

口铸铁高锰白口铸铁

C(%)Si(%)Mn(%)Mo(%)Cu(%)B(%)Ti(%)RE(%)P(%)2150～0160～315011501170～2100

<0180

510～615710～815

0～016

0～1100

S(%)

热处理铸态

HRC5710～621036～373310～35105210～58106210～65104910～54106310～6510

αk/

(J?cm22)410～1010618～7191710～18103150～41204140～81102150～31403130～4110

σw/MPa

2

650～720800～850440～560

22

Cr1100

22

22222

<0110<011铸态980℃空冷

高碳低硼

白口铸铁2190～0190～31201160015～

110015～0170180～0114～

11200125<

01180102～0108<0105<0110

铸态940℃油淬+260℃×2h铸态980℃油淬+250℃×2h

2

低碳高硼

白口铸铁2120～0190～21401160015～

110015～0170180～0140～11200155<

01180102～0108<0105<0110

450～540

2

4　耐磨材料的选择与应用

耐磨材料种类繁多,可满足各种工况的需要。关

键是制造厂如何生产出内在、外观质量均优良的产

品。近年来学术界、企业家认识到,生产优质产品须有良好的设备、完善的检测手段。目前我国多数厂家

铸造

李茂林:我国金属耐磨材料的发展和应用?529?

采用冲天炉、中频炉或双联法生产,少数厂采用电弧炉生产,应用炉外精炼和连铸的更少,造成金属液冶金质量、纯净度差,去气、去夹杂不理想。国内大多采用手工造型,湿型铸造,效率低,铸件缺陷多,造成耐磨件早期失效。热处理多燃煤加热,热处理质量差,铸件性能不稳定。我国耐磨材料生产厂有数百家,多为中、小厂,检测手段不全,有的甚至成分分析都不能保证;力学性能更很少检测。对此,笔者建议:①从冶金质量上狠下功夫,生产高锰钢、合金钢、高铬铸铁,宜采用电弧炉熔炼或配以炉外精炼,或采用真空熔炼。有效降低非金属夹杂物和气体含量,纯洁金属液,以提高铸件力学性能、耐磨性和使用性能;②推广先进铸造工艺(如消失模工艺、金属型覆砂工艺、自硬树脂砂工艺、离心铸造工艺及挤压造型工艺等),改善铸件表面质量,并使铸件内部组织致密,无缩孔、疏松等缺陷;③加入复合变质剂处理,度,、,高铸件致密度,,;④热处理设备建议应用以天然气、煤气、油、电为能源的热处理设备,逐步淘汰燃煤热处理炉,发展连续热处理炉,加强升温速度、保温时间的监控,确保热处理质量;⑤我国高锰钢、抗磨白口铸铁等都制定了国家标准,耐磨合金钢也将制定国家标准,制造厂应参照国家标准,制定严格企业标准指导生产。同时完善测温、成分分析、力学性能测试、探伤等检测设备,建立完整的质量保证体系。

作为用户,应首选具有良好生产设备和检测手段厂家的产品。笔者认为:①选耐磨件前先要进行磨损失效分析,充分认识配件的服役条件,如采用干法还是湿法生产,受冲击负荷的大小,物料的种类,易磨性,粒度,物料的尖锐度等;②进行技术经济指标对比,如果耐磨性提高比率远大于价格比率,应优先选择;③具体耐磨铸件的选择:a1大型颚式破碎机颚

板(400kg以上)、大型破碎机锤头(50kg以上)、

应选择标准高锰钢,加铬钼合金化高锰钢或超高锰钢;b1中小型破碎机颚板、20kg以下锤头、球磨机衬板可选用低碳中合金钢、高韧性高铬铸铁;c1国外引进的球磨机衬板可参照引进件成分,采用合金钢或高铬铸铁,国内磨机筒体衬板根据结构形式不同选择合金钢或高铬铸铁;磨头板、隔仓板、出料筛板应选择合金化高锰钢或低碳合金钢;d1低冲击冲刷磨损件可选择白口铸铁。

随着耐磨材料研究与应用的发展,针对千差万别的使用条件,应继续深入研究摩擦磨损理论,并在新材料、新工艺,特别是产品生产的机械化、自动化上下功夫,不断提高生产效率,降低成本,稳定产品质量,。材料成分设、新工艺结合开发,陶瓷材料与合金钢复合开发更新的耐、耐蚀、耐冲击新材料。

参考文献:

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刊):577

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山机械,2001,(2):51

〔9〕　周庆德,等1铬系抗磨铸铁〔M〕1西安:西安交大出版社,

1986〔10〕　G

B/T826321999,抗磨白口铸铁件〔S〕

(编辑:田世江,tianshj@foundryworld1com)

鳞　片　石　墨

我矿位于河南省南阳市内乡县北部伏牛山南麓,交通方

便,石墨矿藏丰富,是我国优质鳞片石墨矿之一。随着国内外工业迅速发展,石墨的用途越来越广,用量越来越大,在国内市场上,受到冶炼、铸造、钢铁、电气、电池、化学等工业方面的好评。石墨的主要用途:铸造涂料、模润滑、炼钢、石墨坩埚、制作铅笔、轻工业做磨光剂耐火材料、复写纸做耐腐蚀材料,配制各种炼钢石墨保护渣。

总之,石墨是一种特殊的非金属材料,已在冶金、机械、化工、电器、轻纺、铸造、电池、电极等工业部门获得广泛使用,另外,本矿产品保质、保量、包退、包换,希望广大用户在使用过程中多提出宝贵意见,也希望贵单位来电来函联系。

另外,本矿生产各种型号柔性石墨(柔性石墨:也叫膨化石墨、倍数石墨、酸化石墨)。

河南省南阳市内乡县板厂石墨一矿

业务主办:张保华　手机:13703415233　邮编:474366　电话:0377251732185173079　传真:037725173079　

三 : 34耐磨金属材料的现状

耐磨金属材料的最新研究现状

关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展

摘 要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代

工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损

失相当惊人。近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛

重视。本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。

中图分类号：TG142.72

0 引言

随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩

擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而

[1]造成的经济损失约400亿元人民币。因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属

磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。

1 国外耐磨金属材料的发展

国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳

定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸

铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。

耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不

同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用[2]。 2 我国耐磨金属材料的发展

据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况

和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列,高、中、低碳耐磨合金钢系列,铬系抗磨白口铸铁系列,锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁,不同方法生产的双金属复合耐磨材料,表面技术处理的耐磨材料等。同时，在耐磨材料生产工艺设备上先后从日本、德国、比利时等国引进数条机械化自动化生产线。在引进基础上结合国情，发展了消失模铸造工艺设备、金属型覆砂工艺设备、挤压造型工艺设备、离心铸造工艺设备等新技术新设备等新型工艺设备。熔炼工艺上采用炉外精炼与连铸等新技术,使产品的内在质量、外观质量和性能都得到明显提高,同时，金属消耗也大幅度降低,一些厂家产品已达到或超过国际水平,出口东南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地,取得了良好的效益[3]。

耐磨材料的生产和应用已趋于稳定，但对基础理论和应用的科学研究仍在继

续，还有更多的新型耐磨金属材料需要去探求。

3 几种耐磨金属材料的最新研究进展

3.1 锰钢

1.高锰钢

高锰钢作为历史最悠久的一种耐磨材料，其成分(质量分数)范围为：ｗ

(C)=0.9%～1.4%，ｗ(Mn)=l0%～15%，ｗ(Si)= 0.3%～0.8%，ｗ(S) ≤0.05%，ｗ(P) ≤0.10%。

高锰钢使用状态的组织为奥氏体，它具有良好的韧性和加工硬化能力。即在 强烈的冲击载荷或挤压载荷下，受力表面被加工硬化,硬度可从原始的200HB左右提高到500HB以上，而心部仍保持着良好的韧性。高锰钢的这种建筑在加工硬化基础上的优异的耐磨性能使它的使用受到限制，因此，要扩大高锰钢的应用范围,必须对其进行改进性研究，进一步提高其耐磨性[4-6] 。

目前，在高锰钢研究方面取得了一系列新进展，主要有：

采用合金化的方法，添加Cr、Mo引起固溶强化，加入钛形成碳化钛,可引起弥散强化,并能细化结晶组织，最终达到强化基体，提高其耐磨性和屈服强度的目的。实验表明，用这些方法加工出的用于冶金矿山的衬板，其使用寿命比高锰钢提高50%～70%。工艺方面，采用铸后利用余热淬化的手段来替代传统上使用加热再进行水韧处理的方法,不但能简化工艺，节约能源，缩短生产周期，而且经济效益显著[7-10]。

在轧制工艺方面，徐文亮等[11]提出了用深度轧制的方法对高锰钢进行预变形

表面硬化处理，并分析和研究了其组织演变及性能变化。试验表明，经深度冷轧的高锰钢随着形变量的增加，其耐磨料磨损性能也随之增加。这是因为深度冷轧的高锰钢表面形成的高密度位错及孪晶组织，晶粒明显细化，改善了铸造高锰钢产生的各项异性、气孔等缺陷，能有效阻止磨粒造成的磨损表面的脆性剥落，同时，高锰钢良好的心部韧性也将减少其磨损过程中的疲劳剥落。该轧制方法对提高高锰钢使用效率及应用范围具有积极的现实意义

2.变质中锰耐磨钢

在磨损冲击功较小的情况下，中锰钢的耐磨性优于高锰钢的耐磨性。但在实际应用中，中锰钢在铸造和热处理的过程中易产生热裂，使铸件的成品率很低，且安

全可靠性差。

近十几年来，在中锰耐磨钢研究方面，人们采用变质处理的方法，即向中

锰钢中加入作为复合变质剂的Cr、Nb、Mg和稀土等元素，来改善显微组织与碳化物的形态和分布，取得了良好的效果。这主要是因为复合变质剂的加入能显著地提高材料的力学性能和位错密度，如稀土可净化钢液,使钢中夹杂物数量减少；而Cr、Mg等能促进碳化物球化，增强稀土吸附及稀土夹杂物与碳化物的非均质晶核的作用,同时也能阻止夹杂物、碳化物进一步长大，使其组织明显细化，成分偏析减小，从而使变质中锰钢韧性得到明显改善，耐磨性能显著提高。

在对中锰钢变质处理的基础上，朱瑞富等研究发现[12-14]，采用铸态水韧热处

理工艺技术，即利用金属的铸造余热对奥氏体锰钢进行水韧处理，既有利于节约能源，缩短生产周期，降低生产成本，又可实现水爆清砂，改善劳动条件，减少环境污染。现国内已有多家企业采用该项研究成果，并取得了较大的经济和社会效益。

3. 超高锰钢

近年来,人们已开始着手对具有稳定奥氏体组织的超高锰钢进行研究，主要是想在普通高锰钢标准成分的基础上通过提高碳、锰含量来达到改善锰钢组织，提高耐磨性的目的。

研究人员通过对Fe-C-Mn合金奥氏体的价电子结构进行分析发现，在含C、Mn原子的一个奥氏体晶胞内，C-Mn之间的结合力大于C-Fe之间的结合力[15]。这样，锰原子可通过对碳原子运动的拖曳提高碳的固溶度，而且利用锰不易和碳原子生成碳化物，来降低碳原子的扩散能力，抑制碳化物的析出。因此，同时提高碳、锰含量，不但可以提高锰钢的加工硬化能力，而且可保持高韧性的奥氏体组织，使其在使用时具有良好的耐磨性。

当前，变质处理技术在开发新的超高锰钢钢种的试验中，已经取得了很大进展。科研人员在对超高锰钢变质处理前后的组织进行研究发现[16-18]，在未变质处理的组织中，晶粒较粗大，晶界共晶碳化物的网状特征非常明显；在变质处理的组织中，晶粒明显细化, 晶界碳化物的网状特征得到明显改善。这些成果的研发为改善超高锰钢组织并提高其耐磨性提供了新的途径。

3.2 抗磨白口铸铁

近年来，国外在耐磨白口铸铁的研究方面取得了一系列新进展。如美国，

日本及欧洲各国20世纪初就开始采用镍硬铸铁,目前已发展到镍硬4#，铬含量由2%提高到9%，镍由4.5%提高到6.0%，共晶碳化物由M3C型变成M7C3型，力学性能显著提高，铸态厚截面即可获得马氏体组织,硬度在HRC62以上，并且具有一定韧性，主要应用于辊式磨的磨环和磨辊，可铸态使用,这对数吨重不便热处理的大铸件很有意义。因镍价格高，我国研究人员已研制中铬铸铁等新型耐磨材料以取代它。此外，国内科研人员研究出的高铬白口铸铁在国产设备上已投入应用,取得了显著的经济效益。

随着国内对铬系白口铸铁的研究不断深入，从合金化理论到生产工艺都取得

了突破性进展，并获得了大量成果。低铬、中铬、高铬、超高铬磨球、衬板、锤头,高铬渣浆泵过流件，以及高铬铸铁与钢双金属复合铸造衬板、磨辊、轧辊等都已达到国际先进水平。1985年以来,我国铬系合金白口铸铁、镍铬合金白口铸铁已制定国家标准，耐磨白口铸铁技术已与国际接轨。球墨铸铁具有优良的力学

性能，良好的耐磨性和抗冲击疲劳性能，在汽车、农机和建材等部门得到了广泛应用，目前，世界球铁产量已达百万吨以上。我国1982年制定了中锰抗磨球墨铸铁件标准(GB3180-82)，近年来许多单位研制出马氏体基体、奥贝基体、马贝基体的磨球衬板，在建材和电力行业应用取得良好效果。我国自行研发的低合金白口铸铁，成本低,性能良好，在中、小冲击负荷下取得良好效果。近年来，结合我国资源情况，研究人员还开发研制了锰系白口铸铁,硼系白口铸铁。锰系白口铸铁分中锰(5%～6%)和高锰(7%～11%)两类，硼系白口铸铁分高碳低硼和低碳高硼两类，采用不同热处理工艺，得到相应的力学性能【3】。

3.3 其它

表面工程作为一个较新的研究领域，近年来硕果累累，其产业化也是方兴未

艾。目前，我国在热喷涂涂层、EB-PVD 涂层、自蔓延高温合成涂层及扩散涂层等抗冲蚀磨损防护涂层方面的研究取得了很大进展。耐磨损作为表面工程材料（技术）的主要应用领域之一，特别是对于某些只有表面磨损的零件，表面工程更显出其重要意义。这些技术的发展，将使耐磨钢的开发前景广阔。

激光表面处理技术以加热速率高、温度高、热影响区小、可局部加热、处理

后材料冷速快而晶粒细小、可机械化自动化操作、无污染等优点，越来越被人们所重视。研究人员已经开始将激光淬火、激光表面熔凝处理、激光表面合金化、激光熔覆等激光处理技术应用到耐磨钢领域，并取得了一定的进展。

4 结束语

1. 应重视已经标准化、系列化的耐磨材料的生产工艺和产品质量，继续开

展低成本耐磨材料、耐磨复合材料、抗磨蚀材料、耐热耐磨材料、耐磨表面工程技术、磨损机理与失效分析方面的研究，真正掌握和稳定实施已成熟的生产工艺并推广应用新工艺新技术。

2.从冶金质量上狠下功夫,有效降低非金属夹杂物和气体含量,纯洁金属液,

以提高铸件力学性能、耐磨性和使用性能；推广先进铸造工艺,改善铸件质量,生产优质耐磨金属材料；

3.我国高锰钢、抗磨白口铸铁等都制定了国家标准,耐磨合金钢也将制定国

家标准,制造厂应参照国家标准,制定严格企业标准指导生产，同时完善测温、成分分析、力学性能测试、探伤等检测设备,建立完整的质量保证体系。

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Recent Progress of research on Wear Resistant

Metal Materials

Qiu Chang-ming1, Zhang Gui-jie1,Wang Yan-feng2

(1.College of Metallurgy and Energy ,Hebei Polytechnic University,

Tangshan Hebei 063009, China;2.College of Mechanical Engineering, Hebei

Polytechnic University,Tangshan Hebei 063009, China)

Key word: wear resistant materials; manganese steel; wear-resistant white iron; technical

progress

Abstract: Wear resistant metal materials have been applied into many industrial fields.with

the rapid development of science technology and modern industry, the loss of economy

caused by metal wear including more and more consume of energy resources and metal

material is astonishing .In recent years,more and more people begin to realize the

significance of researching metal wear and wear-resistant materials.The present situation and

a series of recent progress on wear resistant metal materials in home and abroad are

summarized in this paper.

四 : 立磨耐磨材料的应用

本文分析总结了一些用于立磨的耐磨材料的性能和结构形式。对于不同部位的零部件，在选用耐磨材料时，首先是要有足够的硬度；但对于立磨磨辊和磨盘衬板等，由于工作中需要对其施加很大的力，因此对材料的强度和韧性也有较高的要求。

零部件的磨损机理

立磨的工作原理及构造决定了立磨的磨损主要是挤压磨损和喷射磨损。其他物理、化学磨损，如粘着性磨损、材料疲劳剥蚀和化学反应腐蚀等仅起次要作用。

1.挤压磨损

粉磨组件（辊套和磨盘衬板）在工作中由于受到高挤压力作用，并且接触面和被粉磨物料之间存在差速滑移，在部件表面表现为研磨和微观切削。目前，立磨磨辊加压系统多为液压气动弹簧系统（刚度达1.5～3.2kN/mm）施压，运行中工作压力大，可达400～800kN.粉磨组件的工作条件愈来愈苛刻，即磨损强度愈来愈高，这就对粉磨组件的耐磨性能提出了更高的要求。应用立磨粉磨水泥生料、矿渣等高硬度物料时，主要担心立磨粉磨组件的使用寿命和维护修复费用过高等问题。

2.喷射磨损

为保证立磨正常运行，磨机内必须保证一定的通风量，即各部位须保持一定的风速，如磨内风环须保证有40～60m/s的风速。由此，磨机内部的不同部位因长期受到高浓度含尘气体的冲刷而产生喷射磨损。

挤压磨损材料

目前，世界各国著名的立磨生产商都在不断地研究、开发各种材料的辊套和磨盘衬板，具有代表性的有以下几家：

1.德国莱歇公司（LOESCHE）的立磨辊套、磨盘衬板所使用的耐磨铸铁含3%的C和7%的Cr，经热处理后成为韧性奥氏体和抗磨的碳化物，碳化物全体连接成链状物，虽具有较高的硬度，但大大降低了合金韧性。而含有25%的Cr和2.6%的C的合金虽具有足够高的强度，但没有多少韧性。实际应用中，易磨件常用合金铸铁，热处理后得到尽可能高的硬度；但零件很脆，所以使用含有过量Cr或C成分的材料是不合适的，焊补时易使母体金属开裂。因此，在实际选用材料时宜折中，即选用介于以上提到的两种材料之间的合金铸铁，以期在得到较高硬度的同时具有一定的韧性。大多数辊套基材选用镍硬系列和具有韧性且脆性低的合金铸铁。

莱歇公司也采用Magotteaux公司的专利产品DUOCAST锥形辊套，用Cr含量16%的高硬度白口铁楔状件（硬度HRC62～66），嵌入机械性能很好的可煅铸铁母体中的复合材料，做成整体辊套。该辊套较软的部分磨损后，形成凹槽，嵌入被粉磨的物料，提高了辊套的耐磨性和粉磨效率，使用寿命比镍硬Ⅳ、高锰钢等提高1.3～2倍，同时使辊套具有一定的抗冲击能力。

2.德国伯力鸠斯公司（POLYSIUS）立磨，其磨辊辊套和磨盘衬板即用高铬合金铸铁（含Cr量18%～20%）铸造，热处理后表面硬度HRC63～65.当用于原料磨时，辊套寿命可达10000h；磨矿渣时，辊套寿命在6000h以上。

3.德国非凡（Pfeiffer）公司的MPS磨，使用镍硬IV或白口合金铸铁（母体材料有80mm厚的硬层表面，硬层表面含高百分比的碳化铬及Nb）做成弧形件，用楔接方法组成整体辊子，其表层磨损后可修补焊接。

4.日本神户制钢（UBE）研究的OK磨，将辊套和衬板设计成球形弧瓣状。粉磨熟料或矿渣时，采用高铬铸铁制造辊套，并进行多次表面硬化处理和焊补，其表面硬度可达HRC62以上。

立磨磨盘衬板、辊套可应用日本栗本公司（KULIMOTO）的硬面（耐磨层）再生焊补技术和工艺（KSW-PROCESS）。

通常，铸件与熔焊无法完全相容，但日本栗本公司以其丰富的铸造经验成功开发了针对特殊耐磨材质的高铬合金钢焊材的特殊焊接技术：KSW-PROCESS.这项技术适用于高铬铸铁、镍硬系列耐磨铸件耐磨层的加工和再生补焊，其硬度可达HRC62以上，且比Ni-Cr、镍硬材料的寿命高出2.5倍以上。

喷射磨损材料通常磨机内均加设衬板，针对不同部位选用不同材质，主要有普通钢板（Q235）、16Mn板、细晶粒高强度板（HARDOX）和复合式耐磨钢板等。具体选用哪种钢板，主要依据不同部位的磨损强度而定。

1.磨筒体上层衬板、选粉机衬板等处因风速较低，选用普通板或16Mn板即可。

2.立磨风环即环形喷嘴格栅，位于磨盘挡料圈的外围，风速在40～60m/s的范围，主要是将经过粉磨溢出磨盘的物料携带进入上部选粉机进行选粉分离。喷嘴格栅设计具有一定的倾角，虽然此结构可以消除部分磨损，但由于气流携带物料且含有中粗的颗粒，又是高速度运动，所以工作环境十分恶劣。其采用镍硬Ⅳ、陶瓷质材料，对降低喷射磨损很有效，但对于铸件与陶瓷材料成型和保证安装要求较为困难，因此宜选用上庆栗本公司的UP-PLATE板，可提高工作效率。

3.立磨环形喷嘴周围的两圈壳体衬板，因受到环形喷嘴高风速（携料）的剧烈冲刷，根据粉磨物料的不同可选用普通板、HARDOX板，粉磨矿渣时以选用UP-PLATE板为最佳。

4.选粉机转子叶片相对于运动的物料颗粒有较高的速度，静止的导向叶片需要改变气流运动的方向进行整流，由于两者均受到较高强度的冲刷，因此宜选用UP-PLATE板。

5.类似莱歇公司磨辊的中轴（伸入磨内）的护套，由于其直接受高速携带物料气流的作用，属磨损剧烈的区域，以选用UP-PLATE板为最佳。

6.磨机喂料溜管以及磨内一些结构与部件的支撑杆件、磨盘下刮料板等可选用HARDOX板，若选用UP-PLATE板，则使用效果更好。如果是粉磨熟料或矿渣，由于磨损更为剧烈，选用UP-PLATE板则是十分必要的。

7.对于立磨出风口、管道和选粉机转子立轴，可衬陶瓷质材料即能满足使用。衬陶瓷保护层之前，先在其表面等间距点焊Φ4～6mm的钢筋作为骨架，陶瓷材料（含细不锈钢纤）按一定配方以浇注料形式施工，也可选用UP-PLATE板直接制作或用做立轴护套。

8.耐磨复合钢板UP-PLATE的性能。耐磨复合钢板UP-PLATE是在基板上施以1～2次堆焊硬面合金生产制作。它是以电弧焊熔接方式，将硬质合金分散在基体钢板上使其应力得以分散，从而得到全面、优越的耐磨硬面层。硬面上产生的细纹裂缝是因消除应力而产生，对硬面的特性完全没有影响，此裂缝并不会扩散至基板。其微观结构是一种由高含量的六方密格子形碳化铬夹杂于坚韧的奥氏体铁与马氏体铁的混合物。硬面层的硬度分布是否均匀一致与其耐磨耗性能相关，故检验硬度时不能仅测试硬面层的表面，须同时测试内层的硬度。

UP-PLATE板的寿命为普通钢板的8～15倍、HARDOX-500板的5倍；其材料价格为普通钢板的10倍左右、HARDOX-500板的3～4倍；总成本与普通钢板基本相当，仅是HARDOX-500板的55%。根据笔者的使用，效果明显，用户反应很好。美中不足的是，UP-PLATE板开孔较为困难，耐磨层不能和其他部件直接焊接，当焊接不可避免时，须作特殊结构设计。

综上所述，耐磨材料的性能一直是制约立磨应用的一大课题，有些材料虽具有较理想的硬度，即较好的耐磨性，但抗冲击韧性较差，不少辊套出现了运行一段时间后即开裂的问题。如今，耐磨材料正朝着综合性能更强的复合材料方向发展，出现了再生补焊等维修可靠、延长寿命的方法，同时也出现了类似于DUOCAST辊套的结构形式，所有的这一切正在不断推动立磨的发展和应用。在此，笔者推荐使用焊接性能优良的材料制作辊套，并采用再生补焊技术进行修复使用，以获得更高的性价比。

五 : 耐磨金属材料的现状

耐磨金属材料的最新研究现状

关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展

摘 要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代

工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损

失相当惊人。(www.61k.com）近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛

重视。本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。

中图分类号：TG142.72

0 引言

随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩

擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而

[1]造成的经济损失约400亿元人民币。因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属

磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。

1 国外耐磨金属材料的发展

国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳

定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸

铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。

耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不

同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用[2]。 2 我国耐磨金属材料的发展

据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况

耐磨金属材料 耐磨金属材料的现状

和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。[www.61k.com]主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列,高、中、低碳耐磨合金钢系列,铬系抗磨白口铸铁系列,锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁,不同方法生产的双金属复合耐磨材料,表面技术处理的耐磨材料等。同时，在耐磨材料生产工艺设备上先后从日本、德国、比利时等国引进数条机械化自动化生产线。在引进基础上结合国情，发展了消失模铸造工艺设备、金属型覆砂工艺设备、挤压造型工艺设备、离心铸造工艺设备等新技术新设备等新型工艺设备。熔炼工艺上采用炉外精炼与连铸等新技术,使产品的内在质量、外观质量和性能都得到明显提高,同时，金属消耗也大幅度降低,一些厂家产品已达到或超过国际水平,出口东南亚、日本、南非、美国、澳大利亚等地,取得了良好的效益[3]。

耐磨材料的生产和应用已趋于稳定，但对基础理论和应用的科学研究仍在继续，还有更多的新型耐磨金属材料需要去探求。

3 几种耐磨金属材料的最新研究进展

3.1 锰钢

1.高锰钢

高锰钢作为历史最悠久的一种耐磨材料，其成分(质量分数)范围为：ｗ

(C)=0.9%～1.4%，ｗ(Mn)=l0%～15%，ｗ(Si)= 0.3%～0.8%，ｗ(S) ≤0.05%，ｗ(P) ≤0.10%。

高锰钢使用状态的组织为奥氏体，它具有良好的韧性和加工硬化能力。即在 强烈的冲击载荷或挤压载荷下，受力表面被加工硬化,硬度可从原始的200HB左右提高到500HB以上，而心部仍保持着良好的韧性。高锰钢的这种建筑在加工硬化基础上的优异的耐磨性能使它的使用受到限制，因此，要扩大高锰钢的应用范围,必须对其进行改进性研究，进一步提高其耐磨性[4-6] 。

目前，在高锰钢研究方面取得了一系列新进展，主要有：

采用合金化的方法，添加Cr、Mo引起固溶强化，加入钛形成碳化钛,可引起弥散强化,并能细化结晶组织，最终达到强化基体，提高其耐磨性和屈服强度的目的。实验表明，用这些方法加工出的用于冶金矿山的衬板，其使用寿命比高锰钢提高50%～70%。工艺方面，采用铸后利用余热淬化的手段来替代传统上使用加热再进行水韧处理的方法,不但能简化工艺，节约能源，缩短生产周期，而且经济效益显著[7-10]。

在轧制工艺方面，徐文亮等[11]提出了用深度轧制的方法对高锰钢进行预变形表面硬化处理，并分析和研究了其组织演变及性能变化。试验表明，经深度冷轧的高锰钢随着形变量的增加，其耐磨料磨损性能也随之增加。这是因为深度冷轧的高锰钢表面形成的高密度位错及孪晶组织，晶粒明显细化，改善了铸造高锰钢产生的各项异性、气孔等缺陷，能有效阻止磨粒造成的磨损表面的脆性剥落，同时，高锰钢良好的心部韧性也将减少其磨损过程中的疲劳剥落。该轧制方法对提高高锰钢使用效率及应用范围具有积极的现实意义

2.变质中锰耐磨钢

在磨损冲击功较小的情况下，中锰钢的耐磨性优于高锰钢的耐磨性。但在实际应用中，中锰钢在铸造和热处理的过程中易产生热裂，使铸件的成品率很低，且安

耐磨金属材料 耐磨金属材料的现状

全可靠性差。(www.61k.com］

近十几年来，在中锰耐磨钢研究方面，人们采用变质处理的方法，即向中锰钢中加入作为复合变质剂的Cr、Nb、Mg和稀土等元素，来改善显微组织与碳化物的形态和分布，取得了良好的效果。这主要是因为复合变质剂的加入能显著地提高材料的力学性能和位错密度，如稀土可净化钢液,使钢中夹杂物数量减少；而Cr、Mg等能促进碳化物球化，增强稀土吸附及稀土夹杂物与碳化物的非均质晶核的作用,同时也能阻止夹杂物、碳化物进一步长大，使其组织明显细化，成分偏析减小，从而使变质中锰钢韧性得到明显改善，耐磨性能显著提高。

在对中锰钢变质处理的基础上，朱瑞富等研究发现[12-14]，采用铸态水韧热处理工艺技术，即利用金属的铸造余热对奥氏体锰钢进行水韧处理，既有利于节约能源，缩短生产周期，降低生产成本，又可实现水爆清砂，改善劳动条件，减少环境污染。现国内已有多家企业采用该项研究成果，并取得了较大的经济和社会效益。

3. 超高锰钢

近年来,人们已开始着手对具有稳定奥氏体组织的超高锰钢进行研究，主要是想在普通高锰钢标准成分的基础上通过提高碳、锰含量来达到改善锰钢组织，提高耐磨性的目的。

研究人员通过对Fe-C-Mn合金奥氏体的价电子结构进行分析发现，在含C、Mn原子的一个奥氏体晶胞内，C-Mn之间的结合力大于C-Fe之间的结合力[15]。这样，锰原子可通过对碳原子运动的拖曳提高碳的固溶度，而且利用锰不易和碳原子生成碳化物，来降低碳原子的扩散能力，抑制碳化物的析出。因此，同时提高碳、锰含量，不但可以提高锰钢的加工硬化能力，而且可保持高韧性的奥氏体组织，使其在使用时具有良好的耐磨性。

当前，变质处理技术在开发新的超高锰钢钢种的试验中，已经取得了很大进展。科研人员在对超高锰钢变质处理前后的组织进行研究发现[16-18]，在未变质处理的组织中，晶粒较粗大，晶界共晶碳化物的网状特征非常明显；在变质处理的组织中，晶粒明显细化, 晶界碳化物的网状特征得到明显改善。这些成果的研发为改善超高锰钢组织并提高其耐磨性提供了新的途径。

3.2 抗磨白口铸铁

近年来，国外在耐磨白口铸铁的研究方面取得了一系列新进展。如美国，日本及欧洲各国20世纪初就开始采用镍硬铸铁,目前已发展到镍硬4#，铬含量由2%提高到9%，镍由4.5%提高到6.0%，共晶碳化物由M3C型变成M7C3型，力学性能显著提高，铸态厚截面即可获得马氏体组织,硬度在HRC62以上，并且具有一定韧性，主要应用于辊式磨的磨环和磨辊，可铸态使用,这对数吨重不便热处理的大铸件很有意义。因镍价格高，我国研究人员已研制中铬铸铁等新型耐磨材料以取代它。此外，国内科研人员研究出的高铬白口铸铁在国产设备上已投入应用,取得了显著的经济效益。

随着国内对铬系白口铸铁的研究不断深入，从合金化理论到生产工艺都取得了突破性进展，并获得了大量成果。低铬、中铬、高铬、超高铬磨球、衬板、锤头,高铬渣浆泵过流件，以及高铬铸铁与钢双金属复合铸造衬板、磨辊、轧辊等都已达到国际先进水平。1985年以来,我国铬系合金白口铸铁、镍铬合金白口铸铁已制定国家标准，耐磨白口铸铁技术已与国际接轨。球墨铸铁具有优良的力学

耐磨金属材料 耐磨金属材料的现状

性能，良好的耐磨性和抗冲击疲劳性能，在汽车、农机和建材等部门得到了广泛应用，目前，世界球铁产量已达百万吨以上。（www.61k.com）我国1982年制定了中锰抗磨球墨铸铁件标准(GB3180-82)，近年来许多单位研制出马氏体基体、奥贝基体、马贝基体的磨球衬板，在建材和电力行业应用取得良好效果。我国自行研发的低合金白口铸铁，成本低,性能良好，在中、小冲击负荷下取得良好效果。近年来，结合我国资源情况，研究人员还开发研制了锰系白口铸铁,硼系白口铸铁。锰系白口铸铁分中锰(5%～6%)和高锰(7%～11%)两类，硼系白口铸铁分高碳低硼和低碳高硼两类，采用不同热处理工艺，得到相应的力学性能【3】。

3.3 其它

表面工程作为一个较新的研究领域，近年来硕果累累，其产业化也是方兴未艾。目前，我国在热喷涂涂层、EB-PVD 涂层、自蔓延高温合成涂层及扩散涂层等抗冲蚀磨损防护涂层方面的研究取得了很大进展。耐磨损作为表面工程材料（技术）的主要应用领域之一，特别是对于某些只有表面磨损的零件，表面工程更显出其重要意义。这些技术的发展，将使耐磨钢的开发前景广阔。

激光表面处理技术以加热速率高、温度高、热影响区小、可局部加热、处理后材料冷速快而晶粒细小、可机械化自动化操作、无污染等优点，越来越被人们所重视。研究人员已经开始将激光淬火、激光表面熔凝处理、激光表面合金化、激光熔覆等激光处理技术应用到耐磨钢领域，并取得了一定的进展。 4 结束语

1. 应重视已经标准化、系列化的耐磨材料的生产工艺和产品质量，继续开展低成本耐磨材料、耐磨复合材料、抗磨蚀材料、耐热耐磨材料、耐磨表面工程技术、磨损机理与失效分析方面的研究，真正掌握和稳定实施已成熟的生产工艺并推广应用新工艺新技术。

2.从冶金质量上狠下功夫,有效降低非金属夹杂物和气体含量,纯洁金属液,以提高铸件力学性能、耐磨性和使用性能；推广先进铸造工艺,改善铸件质量,生产优质耐磨金属材料；

3.我国高锰钢、抗磨白口铸铁等都制定了国家标准,耐磨合金钢也将制定国家标准,制造厂应参照国家标准,制定严格企业标准指导生产，同时完善测温、成分分析、力学性能测试、探伤等检测设备,建立完整的质量保证体系。

参 考 文 献

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[2] 卢书媛，丁厚福.几种新型耐磨材料[J]. 国外金属热处理,2003，23（5）：6-8

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Recent Progress of research on Wear Resistant

Metal Materials

Qiu Chang-ming1, Zhang Gui-jie1,Wang Yan-feng2

(1.College of Metallurgy and Energy ,Hebei Polytechnic University,

Tangshan Hebei 063009, China;2.College of Mechanical Engineering, Hebei

Polytechnic University,Tangshan Hebei 063009, China)

Key word: wear resistant materials; manganese steel; wear-resistant white iron; technical

progress

Abstract: Wear resistant metal materials have been applied into many industrial fields.with

the rapid development of science technology and modern industry, the loss of economy

caused by metal wear including more and more consume of energy resources and metal

material is astonishing .In recent years,more and more people begin to realize the

significance of researching metal wear and wear-resistant materials.The present situation and

a series of recent progress on wear resistant metal materials in home and abroad are

summarized in this paper.

本文标题：耐磨金属材料-我国金属耐磨材料的发展和应用
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