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高强韧性耐磨复合板组织及耐磨性的研究

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高强韧性耐磨复合板组织及耐磨性的研究

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矿山用球磨机的服役环境恶劣,对耐磨复合板的综合性能要求高,而传统的耐磨复合板材料各有不足,使用寿命短。CrMo钢具有较高的耐磨性,能够很好的抵抗物料对衬板的磨损,增加衬板的使用时间,从而减少材料的消耗,提高经济效益。本文通过参考国内外CrMo钢材料的成分,设计了一种新型70CrMo钢的成分范围:C0.6-0.7%,Mn0.8-1.2%,Si0.5-0.8%,Cr1.5-2.0%,Ni0.75-1.0%,Mo0.3-0.4%, P.S≤0.04%。采用HR-150A洛氏硬度计、 JB-300B冲击试验机和SHIMAD(岛津)ZUAG-I250KN电子拉伸试验机,分别进行了硬度、冲击和拉伸试验,并利用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机,进行磨损性能试验;借助金相显微镜、JSM-5610LV扫描电镜、能谱仪等仪器研究了热处理工艺对试验材料微观组织的影响,分析了耐磨复合板冲击和拉伸断口形貌、耐磨性能及磨损形貌。

试验结果表明:复合耐磨板经过680℃×1h(保温)+890℃×3h(油淬)+590℃×3h(回火)处理后机械性能良好,硬度达到HRC37,σb达到1240MPa,σs达到1180MPa,冲击功ak达到92J/cm~2,延伸率δ值达到7%,断面收缩率ψ达到12.5%。通过对新型70CrMo耐磨复合板组织进行分析,其金相组织为回火索氏体 先共析渗碳体 残余奥氏体。从合金化、熔炼工艺、热处理和显微组织方面,总结了其塑韧性变化机理。将超高锰钢、高铬铸铁与不同热处理工艺下的新型CrMo耐磨钢进行装机磨损试验。

结果表明:在载荷为90N时,随着摩擦速度的提高,磨损量增大幅度较小,当线速度超过70m/s时,表面温度引起摩擦面材料软化,磨损量增大较为明显;当线速度(50m/s)一定时,随着载荷的增加,磨损量明显增大;新型CrMo耐磨钢经过680℃×1h(保温)+890℃×3h(油淬)+590℃×3h(回火)处理后总体耐磨性能较好,磨损形式主要为磨粒磨损,高强硬度和塑韧性保证了新型70CrMo耐磨复合板具有良好的耐磨性能,是高铬铸铁的1.03倍,超高锰钢的2.04倍。