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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種高韌性低合金耐磨襯板的研制研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
通過(guò)對(duì)國(guó)外各種耐磨材料組織分析觀察并進(jìn)行了測(cè)試，確定個(gè)元素含量對(duì)材料性能的影響，從而研究一種成本、性能、壽命更合理的耐磨材料。
詳細(xì)介紹：
由于高錳鋼襯板在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題,一是其在落煤斗應(yīng)用時(shí),不能充分發(fā)揮其沖擊強(qiáng)化性能,由于合金成分使其韌性過(guò)低，也不利于發(fā)揮其沖擊強(qiáng)化性能;二是高錳鋼襯板在使用中易形成塑性流變,使襯板因變形而失效;三是使用壽命短,這在特大型磨機(jī)上的表現(xiàn)尤為突出,一般只有8～16個(gè)月.而中合金鋼襯板的使用壽命雖為高錳鋼襯板的1.5倍,但其在大型或特大型磨機(jī)一倉(cāng)中的安全系數(shù)較低,易發(fā)生脆性斷裂等.國(guó)內(nèi)許多煤礦所使用的耐磨襯板都是進(jìn)口材料，其使用性能遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)材料，但價(jià)格也要遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)耐磨材料的價(jià)格。 本文通過(guò)對(duì)國(guó)外各種耐磨材料組織分析觀察并進(jìn)行了測(cè)試，確定個(gè)元素含量對(duì)材料性能的影響，從而研究一種成本、性能、壽命更合理的耐磨材料。本文創(chuàng)新點(diǎn)是所研究的耐磨抗沖擊材料為低合金，選擇Cr巧型高鉻鑄鐵作為復(fù)合襯板耐磨層，其耐磨性可達(dá)同工況下高錳鋼的2倍以上；通過(guò)加入孕育劑變質(zhì)處理，細(xì)化了晶粒，改善了組織中碳化物形態(tài)和分布，增加了M7C3型碳化物的比例，使沖擊韌性顯著提高，具有高強(qiáng)度和好的韌性的熱處理工藝制度給出了工業(yè)生產(chǎn)試制的工藝參數(shù)原型，降低了制造成本。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

國(guó)內(nèi)許多煤礦所使用的耐磨襯板都是進(jìn)口材料，其使用性能遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)材料，但價(jià)格也要遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)耐磨材料的價(jià)格。為此,本文重點(diǎn)推薦一種既耐磨又抗沖擊的新型襯板--高韌性低合金耐磨襯板。 通過(guò)對(duì)國(guó)外常用耐磨襯板材料的性能測(cè)試和微觀組織成分觀察分析確定各合金元素對(duì)材料性能的作用，確定所研制材料的合金元素及含量，從而提出一種韌性耐磨度更高的耐磨材料制備方案。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本文創(chuàng)新點(diǎn)是所研究的耐磨抗沖擊材料為低合金，選擇Cr巧型高鉻鑄鐵作為復(fù)合襯板耐磨層，其耐磨性可達(dá)同工況下高錳鋼的2倍以上；通過(guò)加入孕育劑變質(zhì)處理，細(xì)化了晶粒，改善了組織中碳化物形態(tài)和分布，增加了M7C3型碳化物的比例，使沖擊韌性顯著提高，具有高強(qiáng)度和好的韌性的熱處理工藝制度給出了工業(yè)生產(chǎn)試制的工藝參數(shù)原型，降低了制造成本。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

在設(shè)計(jì)的成分下，耐磨鋼鑄態(tài)組織為奧氏體+少量鐵素體+碳化物，退火后的組織為貝氏體+馬氏體。隨著Cr、W元素含量的增加，抗磨鋼硬度有增大的趨勢(shì)，退火后材料硬度進(jìn)一步增大，而且其韌性有了很大的提高，所設(shè)計(jì)材料是低合金鋼其生產(chǎn)成本與國(guó)內(nèi)耐磨襯板材料的相當(dāng)，但其耐磨性和韌性都比國(guó)內(nèi)耐磨材料高出幾倍，節(jié)省了煤礦的材料購(gòu)買成本。

學(xué)術(shù)論文摘要

高錳鋼在我國(guó)工業(yè)大型工礦機(jī)械上得到普遍應(yīng)用.但高錳鋼襯板在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題,一是其在落煤斗上應(yīng)用時(shí),不能充分發(fā)揮其沖擊強(qiáng)化性能;二是高錳鋼襯板在使用中易形成塑性流變,使襯板因變形而失效;三是使用壽命短。許多煤礦所使用的襯板為高價(jià)進(jìn)口材料。為此,該小組通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外不同材料組織性能的觀察分析研究出一種既耐磨又抗沖擊的新型襯板—低合金耐磨襯板. 在設(shè)計(jì)的成分下，耐磨鋼鑄態(tài)組織為奧氏體+少量鐵素體+碳化物，隨著Cr、W元素含量的增加，抗磨鋼硬度有增大的趨勢(shì)，退火后材料硬度進(jìn)一步增大，而且其韌性有了很大的提高。所設(shè)計(jì)材料的生產(chǎn)成本與國(guó)內(nèi)耐磨襯板材料的相當(dāng)，但其耐磨性和韌性都比國(guó)內(nèi)耐磨材料高出幾倍，節(jié)省了煤礦的材料購(gòu)買成本。

獲獎(jiǎng)情況

在山東科技大學(xué)校團(tuán)委組織的“挑戰(zhàn)杯”比賽中獲校二等獎(jiǎng)

鑒定結(jié)果

山東科技大學(xué)校團(tuán)委“挑戰(zhàn)杯”校二等獎(jiǎng)

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

西歐、美國(guó)由于磨料磨損的金屬材料消耗年均耗費(fèi)達(dá)數(shù)十億美元，因此不少國(guó)家大力研制高耐磨備件，特別是高鉻鑄鐵備件。美國(guó)Cr巧Mo3制造破碎機(jī)滾輪、礦山用沖擊錘、離心機(jī)外殼和轉(zhuǎn)子等，還用高鉻鑄鐵生產(chǎn)帶內(nèi)外筋片的換熱器、燒結(jié)爐料盤和爐條、燃燒器噴嘴、玻璃瓶模具及發(fā)動(dòng)機(jī)的閥座。日本伊藤機(jī)工株式會(huì)社等開發(fā)Cr25系列生產(chǎn)高爐小鐘、料斗和爐柵等;日本新日鐵公司設(shè)備與機(jī)械部和八蟠廠的技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室合作，用高鉻鑄鐵作為高爐耐磨內(nèi)襯材料;前蘇聯(lián)研制的高Cr一Mn白口鑄鐵件，其壁厚可達(dá)20omm的球磨機(jī)襯板，淬火硬度可達(dá)HRc60一62。世界各國(guó)公認(rèn)高錳鋼(Mnl3)是一種以高韌性沖擊硬化著稱的材料，但在低沖擊載荷條件下使用，卻不能發(fā)揮潛在的沖擊硬化能力，己逐步被高鉻鑄鐵所取代，如破碎機(jī)用的錘頭、反擊條等。在歐美各國(guó)，高鉻鑄鐵還用于熱軋帶鋼精軋前段(F1一F3)工作輥，歐洲約60%熱連軋機(jī)的工作輥采用高鉻鑄鐵，德國(guó)采用含CrZO%白口鑄鐵制作冷軋工作輥，其硬度可達(dá)HSgO以上。日本研究制造高鉻鑄鐵軋輥以代替部分半鋼軋輥，英國(guó)米藍(lán)德軋輥公司也積極在世界各地推銷高鉻鑄鐵軋輥 [9] .
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