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現代礦業采掘、輸送中,材料磨損破壞成為制約礦山機械裝備運作的重要因素。刮板輸送機是煤碳開采中使用廣、磨損及耗能嚴重的設備之一,尤其是作為物料承載部分的中部槽,運行過程中承受煤、刮板和鏈條的劇烈摩擦,是刮板輸送機上使用量和消耗量的部件。據不完全統計,國內綜采工作中,刮板輸送機和刮板轉載機年使用耐磨板數量超過40萬噸。由于井下采煤環境復雜,連續長期作業,且性要求極高,因此,煤礦終端用戶對提高耐磨板使用壽命的需求極為迫切。此前,大型刮板輸送機所需的耐磨板材料主要依賴進口。
耐磨鋼的設計降低了鋼中奧氏體的穩定性,通過材料的合金成分設計及優化,在中、低沖擊載荷下,通過應變誘發馬氏體相變,實現了材料的沖擊強化性能。在使用中產品中表面“越磨越硬”,當表面的一層硬化的材料被磨掉之后,新露出的表面同樣會得到自強化,實現了表面耐磨性的再生。
隨著科學技術和工業的發展,對材料提出了更高的要求,如更高的強度,抗高溫、高壓、低溫,耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求,碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足:
(1)淬透性低。一般情況下,碳鋼水淬的淬透直徑只有10mm-20mm。
(2) 強度和屈強比較低。如普通碳鋼Q235鋼的σs為235MPa,而低合金結構鋼16Mn的σs則為360MPa以上。40鋼的 σs /σb僅為0.43, 遠低于合金鋼。
(3) 回火穩定性差。由于回火穩定性差,碳鋼在進行調質處理時,為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度,這樣鋼的韌性就偏低;為了保證較好的韌性,采用高的回火溫度時強度又偏低,所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。
(4) 不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差,不能滿足特殊使用性能的需求。
化學成分介紹:
1、鈷(Co):鈷是稀有的貴重金屬,多用于特殊鋼和合金中,如熱強鋼和磁性材料。
2、銅(Cu):武鋼用大冶礦石所煉的鋼,往往含有銅。銅能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響。
3、鋁(Al):鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高沖擊韌性,如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、硅合用,可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。
4、硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能,提高強度。
5、氮(N):氮能提高鋼的強度,低溫韌性和焊接性,增加時效敏感性。
6、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬,但他們的氧化物很象“土”,所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質,從而改善了鋼的各種性能,如韌性、焊接性,冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土,可提高耐磨性。
1、根據熱處理工藝的不同大體分為:
(1)調質結構鋼:許多重要零件如軸類、連桿、重要螺栓等,多是在承受很大的交變應力和沖擊負荷等多種復合應力下工作,因此要求有較高的強度和韌性的綜合機械性能。為了達到上述要求,鋼件必須經過淬火及高溫回火處理(即調質處理),淬火處理得馬氏體組織,然后高溫回火得到索氏體組織。調質鋼的含碳量在0.3-0.5之間,碳量低不易淬硬,回火后得不到所需強度;碳量高則韌性低,在使用中發生脆性斷裂。
(2)表面硬化鋼:制成的零件通過某種熱片處理可以得到堅硬耐磨的表面層和柔韌適當的心部。如齒輪為了傳遞扭矩,必須有足夠強度,在換擋過程中又承受沖擊負荷,又要求有韌性,在嚙合過程中,齒輪又承受強烈的磨損而就有耐磨性因此,齒輪應具有整體強度高和“表硬內韌”的性能。
2、按熱處理工藝,主要有:
(1)受用低碳鋼滲碳淬火:含碳量一般在0.10-0.25之間,以保證零件心部有良好的韌性。作滲碳用的合結鋼加入<2‘鉻、<4.5鎳、2錳、0.001-0.004硼,可以提高鋼的淬透性,改善零件心部組織和性能外,還能提高滲碳層的強度和塑性;有時還加入微量的鈦、釩等元素,起細化晶粒,防止滲碳時發生過熱的影響。
(2)采用滲氮處理:合結鋼中含有鋁的鋼如38CrMoAL屬滲氮鋼。鋁可和氮化合形成氮化鋁,增加表面硬度和耐磨。
(3)采用碳鋼高頻感應加熱表層淬火:合金結構鋼按治金質量分為優質鋼和高級優質鋼(鋼號后加“A”);用途分為壓力加工(熱壓力加工或冷壓力加工)和切削加工用鋼;按供應狀態分為不熱處理、正火、退火或高溫回火。
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