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影响钢板耐磨性的四个因素

2017-11-30    来源:    作者:  阅读:次  【打印此页】

影响钢板的耐磨性的因素很多,有外部条件,如载荷和磨料的类型、大小;也有内在因素,如钢的化学成分、热处理工艺和组织状态等。这些因素与耐磨性都有密切的关系,下面分为四个因素ABCD来具体分析探讨一下:
A碳含量
低于共析成分的碳钢,经正火或淬火+回火后,其耐磨性随碳含量的增加而提高。碳含量不同的钢,经热处理到相同硬度时,碳含量高的钢其耐磨性较好,抗磨料磨损的能力也随碳含量的增加而提高。钢的磨损量与其碳含量的关系见图1

图1钢的磨损量与碳含量的关系
B合金元素

在低合金钢中,合金元素对耐磨性的影响主要取决于它们的碳化物形成倾向 以及在铁素体中的溶解度。一般来说,不形成碳化物的元素对耐磨性的影响较弱。 但Si虽然不是形成碳化物的元素,但能起到提高钢的耐磨性的作用。在硅锰钢和 铬锰钢中,适当增加Si含量对提高耐磨性比较显著。

图(2)是多元合金耐磨钢板中的合金成分,其耐磨性相当于普通钢板的10倍

Mn是弱碳化物形成元素,在钢中只和铁及其他碳化物联合形成渗碳体型的 碳化物。在低锰钢中,Mn对耐磨性有所改善。在高锰耐磨钢中,Mn起到扩大Υ相区、稳定奥氏体组织的作用。一些和钢中碳有较强亲和力的元素,如Cr、Mo、V、 Ti、Nb等,只要钢中有足够的碳,在适当的条件下,就形成各自特殊的碳化物。强 碳化物形成元素是提高钢耐磨性的重要元素。
 C碳化物

图(3)是碳化铬耐磨钢板中碳化铬含量与硬度的关系,从图中可以看出随着碳化铬的含量增加其硬度是增加的
碳化物的类型是影响耐磨性的关键因素。特殊的合金碳化物比普通渗碳体的 耐磨性明显提高。例如,当钢中的碳化物形成元素与碳的原子百分比增加时,随着 由普通渗碳体成为特殊碳化物(例如Fe3C—Cr7C3—Cr23C6),耐磨性均有明显的提 高。在碳化物相成分不变时,提高铁素体中合金元素含量,耐磨性的改善并不明 显。但组织为马氏体+碳化物的钢,当碳化物形成元素与碳的原子百分比超过特 殊碳化物所必须值时,则产生马氏体合金化,可进一步提高耐磨性。因此,为增加钢的耐磨性,可控制Cr、Mo、V的含量w(Cr)/w(C)≈1.8,w(W)/w(W)/≈0.4或1.6;w(V)、w(C)≈1。

此外,钢的耐磨性还与碳化物数量和分布状态有关。当钢中出现网状碳化物, 或各种形状的碳化物沿晶界析出,或大部分基体中缺乏分布均匀的碳化物时,都将 降低耐磨性。
D显微组织
钢的化学成分及热处理工艺对爾磨性的影响,最终是以组织状态反映出来的。 一般来说,铁素体组织的钢耐磨性最差,马氏体组织的钢耐磨性较好,下贝氏体组 织的钢耐磨性最好。经淬火+回火后获得回火马氏体组织的钢,比经正火后具有 珠光体+铁素体组织的钢耐磨性显著提高。采用等温淬火可获得下贝氏体组织, 因此在相同的硬度下,又比一般淬火+回火获得的马氏体组织具有更高的耐磨性。

图(4)是复合耐磨钢板碳化物显微组织,其中弥漫硬质相,增加了其耐磨性

钢中含有网状碳化物,其耐磨性下降。亚共析成分的珠光体钢,耐磨性随珠光 体含量的增加而提高,而且随珠光体片层之间距离的减少而提高,即细珠光体组织 比粗珠光体组织的耐磨性好。

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