包钢nm400耐磨钢板磨损性能的研究.docVIP

包钢NM400耐磨钢板磨损性能的研究 任丽芳1杨雄1李浩2 （1.包钢钢联股份有限公司技术中心，内蒙古 包头 014010；2．包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂，内蒙古 包头 014010） 在ML-100磨粒磨损实验机上，对包钢生产的NM400耐磨钢板和瑞典SSAB公司生产的HD400耐磨钢板进行了磨粒磨损实验对比。结果表明，包钢的NM400钢板沿厚度方向的硬度变化及磨损率变化均比较平缓，两者表层磨损率相差不大，心部磨损率差距较大，NM400钢板的心部磨损率远低于HD400钢的心部磨损率。 NM400耐磨钢板；组织；硬度；磨损率 低合金高强耐磨钢板被广泛用于工作条件恶劣，要求强度高、耐磨性好的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及治金等机械产品上，如液压支架、推土机、装载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等[1]。耐磨钢属于高耐磨性的钢种，一般认为材料硬度越高越耐磨[2]，既有高的硬度又有良好的塑性是对耐磨钢的基本要求。研究耐磨钢板的磨损性能，对于节约能源、减少材料消耗、提高机件耐磨性和延长机件寿命有重要意义[3]。本次测试通过采用国际通用的销-盘法两体磨粒磨损实验，比较包钢生产的NM400耐磨钢板与瑞典SSAB公司生产的HD400耐磨钢板的磨损性能。 1 实验方法 耐磨钢试样测试部分加工成φ4mm的圆柱，对磨材料选用粒度为120目的SiC砂纸，在84N载荷作用下进行实验。 耐磨钢的力学性能和耐磨性是由其组织状态决定的，而其组织状态是由其化学成分和加工工艺确定的。因此，显微组织分析是判断分析钢板的使用性能及处理工艺的有效手段。由于产品规格和加工工艺的原因，钢板的不同部位的成分和组织并不是完全一致的，从而导致力学性能和耐磨性的差异。本次分析拟对各种耐磨钢样品分别进行了表层，1/4厚度及1/2厚度处的显微组织进行分析。 硬度测试位置为钢板轧制面（标示深度为0），以及钢板截面上从表面向中心间隔3mm作为一个测试位置，每个测试位置打三个点，最后形成钢板沿厚度方向的硬度梯度曲线。 耐磨性试样为台阶状圆柱体，试样长度为25mm，夹持部分尺寸为φ6mm，测试部分尺寸为φ4mm。由于试验机对试样的特殊尺寸要求，而钢板的厚度有限，为了测试钢板不同深度处的耐磨性，确定各部位的取样和测试方法如图1所示：垂直于钢板轧制面截取φ6mm×25mm的圆柱，轧制面一端加工成φ4mm圆柱作为测试部位，标记深度为0；平行于轧制面并紧贴轧制面截取φ6mm×25mm的圆柱，将其中一端加工成φ4mm圆柱作为测试部位，标记深度为3；从表面向中心每隔3mm截取φ6mm×25mm的圆柱，将其中一端加工成φ4mm圆柱作为测试部位，标记深度为6，9，12…。每个测试点取3个试样进行测试。 图 1 耐磨性试验取样位置 如图2、3所示分别为包钢的NM400与SSAB HD400耐磨钢板试样各部位的显微组织。 可以看出，NM400钢板的表面为板条马氏体+少量针状马氏体的混合显微组织；距表面1/4厚度处的显微组织为板条马氏体为主的显微组织，局部出现少量的粒状贝氏体组织（≤2%）；钢板心部为马氏体为主的显微组织，粒状贝氏体的体积分数有所增加，约为10%左右。 HD400钢板的表面为板条马氏体+少量针状马氏体的混合显微组织；距表面1/4厚度处的显微组织为混合马氏体+粒状贝氏体的组织，贝氏体的体积分数约15%左右；钢板心部为混合马氏体+粒状贝氏体的显微组织，粒状贝氏体的体积分数有所增加，约为40%左右。 a 表层 b 1/4厚度 c 中心 图2 NM400钢的19mm厚板各部分的显微组织对比 a 表层 b 1/4厚度 c 中心 图3 HD400的19mm板的各部分的显微组织对比 对NM400与HD400钢板沿厚度方向进行硬度测试，对比结果列于表1中，硬度测试结果表明：NM400钢板的整体硬度在HRC43～HRC40之间，钢板表面硬度最高，在HRC43左右，不存在表面硬度低头现象；钢板心部由于非马氏体组织的出现产生硬度下降，；由于非马氏体组织的出现使钢板的硬度值离散型由表面向心部逐渐增大，表面层为HRC1.0左右，心部为HRC2.0左右。 与HD400钢板截面上显微组织的变化程度较大相呼应，HD400钢板截面上硬度沿厚度方向变化很大，由表面层的HRC45左右降低到心部的HRC35左右；表面层的硬度高于标称硬度，在HRC45左右，硬度变化范围在HRC1.0左右；心部的硬度低于标称硬度在HRC35左右，硬度变化范围在HRC4.0左右。 表1 包钢NM400 与HD400的19mm厚板的硬度测试结果 钢种 深度/mm 硬度/HRC 测量值 平均值 包钢NM400