高硅耐磨鑄鋼技術(shù)
1成果簡介
在工程機(jī)械、礦石粉碎、火力發(fā)電、水泥建材、鐵路等領(lǐng)域，大量應(yīng)用易磨損件。目前廣泛應(yīng)用的耐磨材料是高錳鋼和少量的低合金耐磨鋼、奧－貝球鐵（ADI）以及高鉻鑄鐵。由于奧氏體高錳鋼的初始硬度很低，其耐磨性完全依賴于使用過程中的加工硬化效應(yīng)，耐磨特性只有在高沖擊負(fù)荷的工作條件下才能表現(xiàn)出來，在實(shí)際應(yīng)用條件下，其耐磨特性不能得到充分發(fā)揮，有時(shí)甚至低于普通碳鋼。低合金耐磨鋼生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，耐磨性能沒有明顯優(yōu)勢。奧－貝球鐵韌性低，不適應(yīng)于有較大沖擊的磨損領(lǐng)域，同時(shí)石墨球在沖擊磨損條件下不但不能起到自潤滑作用，而且會(huì)成為影響其使用壽命的裂紋擴(kuò)展源，耐磨性能受到了很大影響。高鉻鑄鐵也存在韌性低，不適應(yīng)于沖擊磨損的缺點(diǎn)。
清華大學(xué)針對高硅鑄鋼的化學(xué)成分、熱處理工藝以及顯微組織與機(jī)械性能、耐磨性能間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，同時(shí)還研究了非金屬夾雜物對高硅鑄鋼機(jī)械性能的影響，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)和推廣應(yīng)用。高硅鑄鋼作為一種新型耐磨材料，其制造方法已于2002年獲得了中國國家發(fā)明專利（ZL 99105704.X），并于2002年5月通過了國家教育部主持的科技成果鑒定，同年獲得教育部推薦國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)， 2003年獲得第八屆中國專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。
2應(yīng)用說明
實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果和工業(yè)應(yīng)用性試驗(yàn)表明，高硅鑄鋼的生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉；通過合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)和熱處理規(guī)范選擇，可以獲得高強(qiáng)韌性和高耐磨性，作為耐磨材料可以應(yīng)用于各種沖擊磨料磨損場合。
高硅鑄鋼的機(jī)械性能指標(biāo)如下： ² 抗拉強(qiáng)度σb＝1200－1800 MPa ² 屈服強(qiáng)度σ0.2＝1000－1600 MPa ² 延伸率δ5＝2－15％ ² 沖擊韌性A KV＝10－40J ² 硬度HRC＝35－48（初態(tài)）；50－58（沖擊硬化后） 該項(xiàng)技術(shù)不但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而且已經(jīng)獲得多家耐磨鑄件生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際使用認(rèn)可，是成熟的大生產(chǎn)技術(shù)。
3效益分析
高硅鑄鋼只是在普通碳素鋼中添加定量的硅及少量其他元素（< 0.5% ），經(jīng)簡單淬火處理而成，生產(chǎn)成本約3500～4000元/t（按年產(chǎn)1000t計(jì)），接近普通碳素鋼。而這類耐磨鑄鋼產(chǎn)品的售價(jià)通常在8000元/t以上。
我國冶金、水泥、礦山、發(fā)電等行業(yè)中大量應(yīng)用的中小型球磨機(jī)，仍在使用發(fā)達(dá)國家業(yè)已淘汰的高錳鋼襯板，按年耗30萬t計(jì)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)20億元。此外，破碎機(jī)錘頭、牙板，挖掘機(jī)、推土機(jī)與拖拉機(jī)履帶板等傳統(tǒng)上采用高錳鋼或低合金鋼，也有低壽命問題，它們的年耗量也達(dá)幾十億元人民幣。 使用新開發(fā)的高硅系列耐磨鑄鋼制造這些產(chǎn)品，可以在不提高生產(chǎn)成本的條件下使產(chǎn)品的使用壽命得以明顯提高，或在不降低產(chǎn)品使用壽命的條件下明顯降低生產(chǎn)成本，具有十分良好的市場前景。