耐磨鋼簡史

耐磨鋼作為一種專用鋼大約始于十九世紀(jì)后半葉。1883年英國人哈德菲爾德(R0.A0.Hadfield)首先取得了高錳鋼的專利，至今已有100多年的歷史，高錳鋼是一種碳含量和錳含量較高的耐磨鋼，這個具有百余年歷史的古老鋼種，由于它在大的沖擊磨料磨損條件下使用時具有很強(qiáng)的加工硬化能力，同時兼有良好的韌性和塑性，以及生產(chǎn)工藝易于掌握等優(yōu)點，因此，目前它仍然是耐磨鋼中用量最大的一種(尤其是在礦山等部門)。近幾十年來，低、中合金耐磨鋼的開發(fā)與應(yīng)用發(fā)展很快，由于這些鋼具有較好的耐磨性和韌性，生產(chǎn)工藝較簡單，綜合經(jīng)濟(jì)性合理，在許多工況條件下適用，而受到用戶的歡迎。為了適應(yīng)礦山采運(yùn)機(jī)械與工程機(jī)械發(fā)展的需要，所研制的高硬度耐磨鋼板，20世紀(jì)70～80年代在國際上已形成系列并標(biāo)準(zhǔn)化。

分類

耐磨鋼種類繁多，大體上可分為高錳鋼，中、低合金耐磨鋼，鉻鉬硅錳鋼，耐氣蝕鋼，耐磨蝕鋼以及特殊耐磨鋼等。還有一些在研發(fā)的鋼。

耐磨鋼板

高錳鋼

高錳鋼(high manganese steel)是指含錳量在10％以上的合金鋼。

化學(xué)成分：高錳鋼按照國家標(biāo)準(zhǔn)分為5個牌號，主要區(qū)別是碳的含量，其范圍是0.75%－1.45%。受沖擊大，碳含量低。錳含量在11.0%－14.0%之間，一般不應(yīng)低于13%。超高錳鋼尚無國標(biāo)，但錳含量應(yīng)大于18%。硅含量的高低，對沖擊韌度影響較大，故應(yīng)取下限，以不大于0.5%為宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的錳含量自然起到脫硫作用，故降磷是最要緊的，設(shè)法使磷低于0.07%。鉻是提高抗磨性的，一般在2.0%左右。 高錳鋼的鑄態(tài)組織通常是由奧氏體、碳化物和珠光體所組成，有時還含有少量的磷共晶。碳化物數(shù)量多時，常在晶界上呈網(wǎng)狀出現(xiàn)。因此鑄態(tài)組織的高錳鋼很脆，無法使用，需要進(jìn)行固溶處理。通常使用的熱處理方法是固溶處理，即將鋼加熱到1050～1100℃，保溫消除鑄態(tài)組織，得到單相奧氏體組織，然后水淬，使此種組織保持到常溫。熱處理后鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性均大幅度提高，所以此種熱處理方法也常稱為水韌處理。熱處理后力學(xué)性能為：σb615～1275MPa σs340～470MPa ζ15%～85% ψ15%～45% aKl96～294J/cm2 HBl80～225。

奧氏體組織的高錳鋼受到?jīng)_擊載荷時，金屬表面發(fā)生塑性變形。形變強(qiáng)化的結(jié)果，在變形層內(nèi)有明顯的加工硬化現(xiàn)象，表層硬度大幅度提高。低沖擊載荷時，可以達(dá)到HB300～400，高沖擊載荷時，可以達(dá)到HB500～800。隨沖擊載荷的不同，表面硬化層深度可達(dá)10～20mm。高硬度的硬化層可以抵抗沖擊磨料磨損。高錳鋼在強(qiáng)沖擊磨料磨損條件下，有優(yōu)異的抗磨性能。在低沖擊工況條件下，因加工硬化效果不明顯，高錳鋼不能發(fā)揮材料的特性。常規(guī)成分的高錳鋼的形變硬化層中常可以看到高密度位錯、位錯塞積和纏結(jié)。ε馬氏體和形變孿晶的出現(xiàn)使鋼難以變形，尤其是后者的作用更大。上述各種因素都使高錳鋼的硬化層得到很高程度的強(qiáng)化，硬度大幅度提高。

用途：高錳鋼是專為重工業(yè)提供使用的一種防磨鋼材，應(yīng)用領(lǐng)域包括采石、采礦、挖掘、煤炭工業(yè)、鑄造和鋼鐵行業(yè)等。

性能特點：經(jīng)防磨技術(shù)處理后，材料表面可達(dá)到500--550 布氏硬度，繼續(xù)保持內(nèi)部柔韌度，表面摩擦力最小化，可用高錳鋼或類似材料進(jìn)行焊接，可被乙炔氧炬切割，無磁性等。為提高高錳鋼的性能進(jìn)行過很多合金化、微合金化、碳錳含量調(diào)整和沉淀強(qiáng)化處理等方面的研究，并在生產(chǎn)實踐中得到應(yīng)用。介穩(wěn)奧氏體錳鋼的出現(xiàn)則可較局大幅度降低鋼中碳、錳含量并使鋼的形變強(qiáng)化速度提高，可適用于高和中低沖擊載荷的工況條件，這是高錳鋼的新發(fā)展。

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