如何提高金屬材料的耐磨性

對金屬耐磨材料而言,硬度和韌性是相互矛盾的,為了提高其耐磨性,不可能無限制地提高硬度,因此,科研工作者又通過復合材料、改變結構形式、改變結晶狀態(tài)等措施,保持金屬耐磨材料在硬度不變的前提下提高韌性,或在韌性不變的前提下提高硬度,進一步提高其耐磨性。

1 復合材料
以鑄造方法,將不同性質(zhì)的材料鑄成一體,將軟基材料的高韌性和抗磨層材料的高硬度有機結合,充分發(fā)揮各自特長。
1.1 雙液法雙金屬復合材料 采用兩種液態(tài)金屬依次澆注鑄造成型。典型的雙液法雙金屬復合材料為:鑄鋼基體+高鉻鑄鐵抗磨層。典型產(chǎn)品為破碎機復合錘頭。由于雙金屬是冶金結合,既解決了沖擊負荷大易斷裂的難題,又保證了錘頭的長使用壽命。Magotteaux公司最早推出雙金屬錘頭,目前國內(nèi)也有多家成功制造和投入使用,效果很好。
曾經(jīng)廣泛采用的分別澆注鑄造成型方法,即鑄鋼錘柄澆注成型后,經(jīng)表面處理,再澆注高鉻鑄鐵頭部,由于雙金屬是機械結合,使用中難免出現(xiàn)斷裂情況,可靠性不高,故基本被淘汰,現(xiàn)僅在小錘頭上應用。

1.2 鑲鑄合金復合材料
采用鑲鑄工藝用軟基材料將抗磨材料包裹澆鑄成型。典型的鑲鑄合金復合材料為硬質(zhì)合金鑲鑄在高錳鋼中,典型產(chǎn)品為單段錘破大錘頭—大金牙。依靠硬度HRC>70的鎢鈦合金提高錘頭的抗磨性。

1.3 鑄滲陶瓷復合材料
采用鑄滲工藝將金屬陶瓷顆粒均勻地分布在易損件的工作面。典型產(chǎn)品為Magotteaux公司X-win金屬基陶瓷復合材料磨輥和磨盤:將陶瓷顆粒均勻地分布在高鉻鑄鐵的蜂巢狀結構中。由于陶瓷的硬度Hv2100,遠高于其它材料的硬度(石英Hv~1800,NihardⅣ和高鉻鑄鐵Hv<900,熟料Hv~550),因此使用壽命比Nihard Ⅳ和高鉻鑄鐵提高1倍以上。

2 改變易損件結構型式
這是一種簡單易行且可靠的提高耐磨性的方法。典型案例如下:

2.1雙金屬復合磨輥
在塑性鑄鐵(HB320)上,以機械方式鑲嵌燕尾槽的高鉻鑄鐵塊(Cr≥16%,HRC≥64)。同樣材質(zhì)的高鉻鑄鐵鑲嵌塊比整體鑄造的磨輥硬度高,耐磨性更好。塑性鑄鐵對立磨運行中產(chǎn)生的各種應力的擴散有非常好的阻礙作用,即使金屬異物使鑲嵌塊產(chǎn)生裂紋,也難以向內(nèi)部擴展。設備運行更可靠。鑲嵌塊之間的塑性鑄鐵磨損快,形成小凹槽,增加了對物料的咬合力,可提高粉磨效率。

2.2 “三合一”組合錘頭
用于破碎熟料的PCX細碎機錘頭,采用超高鉻鑄鐵(Cr≥20%,HRC≥62)仍嫌耐磨性不足,為了進一步提高錘頭的抗磨性,將鈷基硬質(zhì)合金(HRC75)釬焊在托塊上,超高鉻鑄鐵錘頭抵抗物料沖擊,硬質(zhì)合金抵抗磨損,結構鋼錘架起支撐作用,構成“三合一”組合錘頭,使整體錘頭的使用壽命大幅度提高,且更換方便和降低使用成本。

2.3 插柄錘頭
采用超高鉻鑄鐵整體鑄造的錘頭,軸孔處易斷裂。錘頭磨損1/4即需更換,3/4都浪費了。將錘頭軸孔部位設計為插柄,用可調(diào)節(jié)長度的活塊和插銷固定錘頭,在磨損1/4后,調(diào)整活塊位置,錘頭即自然延伸25mm左右,大大延長了錘頭的使用壽命,降低了用戶的生產(chǎn)成本。

2.4 改變襯板結構型式
① 溝槽襯板。在襯板表面設計出與鋼球直徑相關的環(huán)形溝槽,溝槽中始終有層料墊,減緩了鋼球?qū)σr板的直接沖擊,同時減少了球和襯板的磨損,同樣材質(zhì)的溝槽襯板比階梯襯板更耐磨。
② 烘干原料磨中烘干倉與球倉之間的隔倉板,采用高錳鋼制作,易產(chǎn)生凸起變形且壽命短,采用合金鋼制作,非常容易斷裂。如果將隔倉板分成多圈、小塊、加厚制作,并且增加支架的剛度,即可避免斷裂,耐磨性問題自然解決。

綜上所述,沒有萬能的耐磨材料,關鍵是要正確分析易損件的使用工況條件及其磨損機理,了解各種耐磨材料的性能指標,再從經(jīng)濟性、可靠性等方面綜合考慮,合理選擇與應用。應該拓展耐磨材料的研究范疇,將金屬材料與非金屬材料,鑄造、熱處理與焊接工藝,材料與結構設計,以及電磁場、納米技術等,結合起來研究,開創(chuàng)耐磨材料的新天地。

更多信息:
請進入法鋼耐磨鋼板新聞資訊
JFE耐磨鋼板
DILLIDUR耐磨鋼板
耐磨鋼板切割下料