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耐磨材料在不同工況下的應用選擇
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  • 耐磨材料在不同工況下的應用選擇有工業就有磨損,磨損是工業中材料和能源消耗的主要根源之一。其中又以磨料磨損最為嚴重,約占各種磨損類型的50%。美國曾有統計,每年因磨損造成的經濟損失占其國民生產總值的4%。蜂窩陶瓷載體2004年底由中國工程院和國家自然科學基金委共同組織的北京摩擦學科與工程前沿研討會的資料顯示,磨損損失了世界一次能源的三分之一,機電設備的70%損壞是由于各種形式的磨損而引起的;我國每年因磨損造成的經濟損失在1000億元人民幣以上,僅磨料磨損每年就要消耗300多萬噸金屬耐磨材料,且還以每年15%的速度在增長。
    在不同的工況條件下其材料的磨損機理是不相同的.認識耐磨材料的磨損機制,研究磨損失效原因,建立耐磨性與材料組織性能之間的關系,正確選用耐磨材料,減少磨損,提高機械設備和零件的安全壽命,具有十分重要的理論意義和巨大的社會經濟效益。
     
    2.我國目前通用的耐磨材料及其性能
    2.1 我國目前通用的耐磨材料有以下幾大系列:
    一是高錳鋼系列:如高錳鋼(ZGMn13)、
    高錳合金(ZGMn13Cr2MoRe)、超高錳合金(ZGMn18Cr2MoRe)等;
    二是抗磨鉻鑄鐵系列:如高、中、低鉻合金鑄鐵(如Cr15MOZCu);
    三是耐磨合金鋼系列:如中、低、高碳多元金合鋼(如ZG40SiMnCrMO和ZG35Cr2MoNiRe);
    四是奧貝球鐵(ADI)系列;
    五是各類復合或梯度材料及硬質合金材料:如碳化鉻復合材料(Cr2C3+Q235)、高能離子注滲碳化鎢材料(WCSP)、高韌硬質合金(YK25.6)等;六是各類非金屬耐磨材料:如聚合陶瓷復合材料、氮化硅(Si3N4)、增韌氧化鋯(Y2O3+ZrO2)、增韌三氧化二鋁(Al2O3/ZrO2)等。
    2.2 不同系列的耐磨材料性能比較:
    2.2.1 高錳鋼系列:其代表為高錳鋼ZGMn13。在承受劇烈沖擊或接觸應力下,其表面會迅速硬化,而芯部仍保持極強的韌性,外硬內韌既抗磨損又抗沖擊。且表面受沖擊越重,表面硬化就越充分,耐磨性就越好。由于高錳鋼自身硬度很低(HB170-230),在未硬化時耐磨性是極其有限的,若高錳鋼件表面所承受沖擊力不足,則表面不能充分硬化(充分硬化后表面硬度可達HB550以上,反之則在HB350以下)則耐磨性無從發揮,而呈現出不耐磨狀況。
    2.2.2 抗磨高鉻鑄鐵系列:按組織結構和使用情況,鉻系鑄鐵可以分為三大類:第一類為具有良好高溫性能的鉻系白口鑄鐵。這種鑄鐵含鉻量為33%,其組織多數為奧氏體和鐵鉻碳化物,有時也出現鐵素體。這種合金除具有一定的耐磨性外,在溫度不高于1050℃的高溫工作條件下,具有良好的抗氧化性能。第二類為具有良好耐磨性的鉻系白口鑄鐵(簡稱高鉻鑄鐵)。這種鑄鐵中除含有12~20%的鉻外,還含有適量的鉬。這類鑄鐵凝固后的組織為(Fe,Cr)7C3型碳化物和γ相。當基體全部為馬氏體時,這種合金的耐磨性能最好。如果基體中存在殘余奧氏體,通常要進行熱處理。第三類為低鉻合金白口鑄鐵。與普通白口鑄鐵相比,這種鑄鐵中碳化物的穩定性更好。...
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