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高錳鋼、耐磨鑄鋼（鐵）和低合金耐磨鋼：低成本工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨鋼板
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-08-29
高錳鋼、耐磨鑄鋼（鐵）和低合金耐磨鋼：低成本工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨鋼板
目前，廣泛應(yīng)用的耐磨鋼鐵材料主要有三大類：高錳鋼、耐磨鑄鋼（鐵）和低合金耐磨鋼。高錳鋼是傳統(tǒng)的耐磨材料，具有較高的韌性，但其耐磨性取決于工況條件。在沖擊嚴(yán)重、應(yīng)力較大的條件下，高錳鋼不失為優(yōu)越的耐磨材料。但在沖擊不大，應(yīng)力較小的條件下，高錳鋼的優(yōu)越性得不到發(fā)揮，其耐磨性并不高。耐磨鑄鋼（鐵）即所謂第三代耐磨材料，是目前國內(nèi)外公認(rèn)的耐磨性能（特別是耐磨料磨損）最好的材料。特點(diǎn)是在馬氏體（奧氏體）基體上鑲嵌著維氏硬度高達(dá)1300℃~1800℃的M7C3碳化物，這種碳化物不以網(wǎng)狀出現(xiàn)，其韌性比一般白口鐵要好，用這類材料制成的易損件在許多工況條件下表現(xiàn)出很小的失重和很高的使用壽命。但是，由于含有大量鉻等稀缺元素，制造工藝要求嚴(yán)格，以及本身固有的脆性等，限制了大量推廣使用。低合金耐磨鋼的出現(xiàn)，不但成功避免了高錳鋼的應(yīng)用場合的局限性和耐磨鑄鐵添加較多貴重合金元素的缺點(diǎn)，而且還具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性、耐磨性和耐蝕性，成本不高的優(yōu)勢。
目前，我國低合金耐磨鋼板無論是在強(qiáng)度級別，還是在性能等方面，與世界先進(jìn)水平相比均存在不小的差距。其具體主要體現(xiàn)在：
（1）在用戶使用鋼種級別上，國內(nèi)多數(shù)產(chǎn)品用戶主要使用NM360~NM400級別；而國外主要是使用NM450~NM550級別。
（2）在鋼鐵企業(yè)鋼種開發(fā)級別上，國內(nèi)鋼種開發(fā)及生產(chǎn)級別主要集中在NM360~NM400級別，只有極少數(shù)企業(yè)開發(fā)至NM450級別，而國外已開發(fā)至NM600甚至NM700系列。?
（3）在成份設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)產(chǎn)品大多都添加較多的合金元素，甚至部分稀有元素。而國外則是采取添加極少量的合金元素，主要是通過嚴(yán)格的冶煉及工藝控制來達(dá)到較高的耐磨性能，由于合金元素添加較多，焊接性能亦不好。
（4）在產(chǎn)品使用性能方面，國內(nèi)產(chǎn)品穩(wěn)定性較差，主要表現(xiàn)在力學(xué)性能（主要是硬度的波動性）上經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，而國外產(chǎn)品則性能比較穩(wěn)定。
針對上述存在的問題，課題組成員結(jié)合該類鋼板的主要使用工況和國內(nèi)合金元素的分布特點(diǎn)，并充分利用在開發(fā)淬火機(jī)設(shè)備時淬火過程及熱交換過程原理的研究，成功開發(fā)出綜合力學(xué)性能良好的低成本NM360~NM500低合金耐磨鋼板，該類鋼板主要有以下特點(diǎn)：
（1）穩(wěn)定綜合力學(xué)性能
鋼板在淬火時由于冷卻速度極快，極易造成鋼板的冷卻不均，從而引起板形和性能的波動。通過對淬火過程的深入分析研究，合理設(shè)計(jì)并布置淬火機(jī)噴嘴，成功的解決了冷卻不均的難題，并最大限度的利用了冷卻能力。此外，在該類鋼的成分設(shè)計(jì)時，充分考慮各種元素對淬透性的影響，合理的添加合金元素，在自主開發(fā)的成套熱處理設(shè)備下成功開發(fā)的具備穩(wěn)定綜合力學(xué)性能的低成本耐磨鋼板。該類鋼板與國內(nèi)其它鋼廠生產(chǎn)相比，性能更穩(wěn)定，硬度波動性較小，
（2）良好的焊接性能和冷彎性能
在成分設(shè)計(jì)時，由于充分利用了淬火機(jī)的冷卻能力，添加的合金元素較少，從而使得碳當(dāng)量（0.40~0.60）較低，為得到良好的焊接性能提供了保障。此外，通過對化學(xué)成分及其冶煉、軋制過程的嚴(yán)格控制，從而保證了該類鋼的良好的冷彎性能。
（3）較高的低溫沖擊韌性
低合金耐磨鋼由于其使用環(huán)境及其惡劣，要求其力學(xué)性能具有極高的硬度和強(qiáng)度，使得其韌塑性較差，從而極大的限制了其在嚴(yán)寒地帶的推廣應(yīng)用。通過軋制、軋后冷卻及其淬火過程的控制，得到較小的奧氏體晶粒，從而為淬火后得到更加細(xì)小的馬氏體組織提供了保障，確保了淬火后得到較高的低溫沖擊韌性。
（4）低成本
通過對該類鋼的使用條件進(jìn)行分析并結(jié)合我國合金的分布情況，充分利用淬火過程中水的作用，在少添加或不添加Mo、Ni等貴重合金元素的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)奶砑覥r、B合金元素，從而使得生產(chǎn)成本極低。目前，該類品種已在首鋼、南鋼實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，之后在包頭鋼鐵公司相繼得到推廣，得到企業(yè)和用戶的一致好評。
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