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耐磨金属材料的必威体育精装版研究进展 邱常明1，张贵杰1，王彦凤2 （河北理工大学 冶金与能源学院，河北 唐山 063009；2.河北理工大学 机械工程学院，河北 唐山 063009） 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(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人的。据统计世界工业化发达的国家约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国仅在金矿山、电力、煤炭和农机部门，不完全统计由于工件磨损造成经济 3.1　锰钢 1.高锰钢 高锰钢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200左右提高到500以上而心部仍保持着良好的韧性。高锰钢建筑在加工硬化基础上的优异的耐磨性 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