新型耐磨板使用技术手册

试验结果 如 表 5 所 示 ， 在 该 实 验 条 件 下 ， BTW 钢 的 耐 磨 性 能 比 HARDOX450 、 HARDOX500 钢分别提高 91%和 72%。 表 5 不同材料石英砂条件下的耐磨性能对比
样品 材料 编号 1 2 3 BTW Hardox450 Hardox500
+15 0 +25 0
2.3 供货状态 固溶黑皮态或按用户要求。
3．力学性能 新型耐磨钢 BTW1 的常规力学性能如表 2 所示。
表2 牌号 BTW1 σb /Mpa 700~800 BTW1 常规力学性能（采用Ф5mm 标准试样） σ0.2 /Mpa 400~460 A /% ＞15 Akv /J 室温 ＞90 -20℃ ＞30 ≤280 硬度 原始硬度 /HB ≥400
6
4
2
0
BTW1
图5
Mn13
HARDOX400
HARDOX500
（数据来源：中国矿业大学）
BTW1 冲击磨损性能对比
5.2 滑动磨损性能 试验材料 BTW1、HARDOX450、HARDOX500，摩擦副为 GCr15 轴承钢。 实验设备 M-2000 型多功能摩擦磨损试验机。 试验参数： 试验载荷 600N，上块状实验钢样品固定不动，下试样轴承钢钢环的转速为 200 转/分钟；滑动摩擦磨损时间 2h，试验温度为室温，相对湿度 40-90；石英砂 流量 1.5-2.0kg/h，
表 6 推荐匹配的焊接材料 焊丝材料 常规 BTHS1 高强 BTHT1 ER2209 药皮焊条
焊前清理 应清除母材待焊区域氧化皮、油污和各种标记印痕。 焊接坡口加工 建议采用机加工，如车、铣、刨等冷加工方式完成焊接坡口加工，也可以采 用氧乙炔和等离子火焰完成坡口切割。若选用火焰切割等热加工方式，切割边缘 （焊接施工面）一定要打磨干净平整，彻底清除增碳层。允许不过热的精磨， 避 免焊接接头质量缺陷。 焊接坡口结构设计 与碳钢相比，BTW1 耐磨钢母材和匹配焊材的热物理参数特性主要体现为低 热导率和熔融金属粘滞性较大，焊接坡口设计过程中需要予以考虑。加宽坡口底
BTW1
HARDOX450
HARDOX500
图 5 BTW1 石英砂滑动磨损性能对比
（数据来源：中国矿业大学）
6．焊接性能 BTW1 耐磨钢板具有优良的可焊性，采用开发的新型焊接工艺，能够获得良 好的接头综合机械性能。选用配套焊接材料，焊前不需要预热处理，焊后不需要 进行焊后热处理，节约生产成本，大幅度提高了焊接效率，降低了施焊难度， 有 BTW1 耐磨钢焊接工艺实施过程中， 利于施工现场工业化推广。 应遵循以下规程： 工作场地 工作场地应单独设立或与碳钢加工区域保持足够远的距离， 并尽可能保持清 洁。应避免区域间通风，影响焊接过程质量稳定性。 作业服装和辅助用品 焊接过程应佩戴干净的细纹皮手套，穿着干净的工作服。 工具及机器设备 应该选用加工 BTW1 耐磨钢和不锈钢的专用工具，钢丝刷建议采用不锈钢 材料制成。 焊接材料
2.2 产品尺寸允许偏差
厚度允许偏差符合 GB/T 709-2006 公称厚度 mm 6.00≤t＜10.00 10.00≤t≤15.00 15.00＜t≤25.00 25.00＜t≤40.00 40.00＜t≤60.00 60.00＜t≤80.00 N 类规定。 下列公称宽度的厚度允许偏差 600 ≤W≤1500 ±0.50 ±0.55 ±0.65 ±0.70 ±0.80 ±0.90 1500 ＜W≤2500 ±0.60 ±0.65 ±0.75 ±0.80 ±0.90 ±1.10
切边热轧板的宽度允许偏差符合 GB/T 709-2006 规定，不切边热轧板的宽度允许偏差由供需 双发协商 公称厚度 mm 10.00≤t≤16.00 16.00＜t≤80.00
宽度允许偏差（切边）
600 ≤W≤1500
+10 0 +20 0
1500 ＜W＜2000
+15 0 +20 0
2000 ≤W≤2500
图 6 BTW1 耐磨钢焊接坡口设计参数 起弧 不能在工件表面起弧，应在焊接面起弧，以防止起弧点导致表层局部腐蚀。 若工件焊接质量要求极高，建议采用引弧板完成焊接起弧。
焊接工艺 BTW1 耐磨钢具有优良的可焊性，可以与其本体材料及多种结构钢、高强钢、 碳钢铸件进行焊接。BTW1 耐磨钢适合采用多种传统的焊接工艺施焊，如熔化极 气体保护焊、手工电弧焊、钨极惰性气体保护焊、等离子弧焊等。如采用熔化极 气体保护焊工艺，建议选用（Ar+CO2）混合气体进行保护，以保证具有更高的熔 滴过渡稳定性，减小焊接飞溅，获得优良的焊缝成形。 BTW1 耐磨钢焊接过程中应注意根部打底焊道焊接质量，保证根部熔合。根 部焊道背面应采用砂轮清根，确保无缺陷后进行后续焊接。 推荐焊接参数 BTW1 耐磨钢焊接操作应在规定的低热输入范围内进行， 层间温度不超过 200 ℃。建议采用多层多道焊技术施焊，注意正确选择焊丝直径和保护气配比，可适 当采用加快焊道冷却方式，提高施焊效率。推荐焊接参数见表 7 所示。 表 7 焊接参数（典型工艺）
30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
体积磨损率 磨损失重(mg) 194.53 464.31 418.12 Wv (×10-6mm3/Nm) 13.63 26.03 23.44
磨损率比值 WHardox/WBTW / 1.91 1.72
体积磨损率 (10-6mm3/Nm)
2. 产品规格及执行标准 2.1 可供规格
厚度 mm 6.00≤t≤10.00 10.00＜t≤16.00 16.00＜t≤20.00 20.00＜t≤40.00 40.00＜t≤60.00 60.00＜t≤80.00 宽度 mm 600≤W≤1300 √ √ √ √ √ √ 1300＜W≤2000 √ √ √ √ √ √ 2000＜W≤2500 × √ √ √ √ ×
二、BTW1 耐磨钢基本性能
1. 化学成分
表 1 BTW1 化学成分（wt.%） 元素 含量 元素 含量 C 0.8~1.2 Nb ≤0.1 Si ≤0.8 Ti ≤0.05 Mn 7.0~8.5 Al ≤0.04 P ≤0.030 B ≤0.003 S ≤0.005 Cr 1.2~1.8 Mo 0.2~0.5 V 0.2~0.5
焊接参数 板材 厚度 mm 焊接 工艺 焊材 直径 mm （根部焊道） 焊接参数 （中间和最终焊道） 焊接 速度 cm/min 保护气 L/min 道层间 温度℃
I A
140-160
U V
20-22
I ABiblioteka Baidu
160-180
U V
20-22
15 20 30 45
MIG/ MAG MIG/ MAG MIG/ MAG MIG/ MAG
左右。
表 4 不同材料冲击磨损性能对比 体积磨损率 样品编号 1 2 3 4 材料 BTW Mn13 Hardox400 Hardox500 磨损失重(mg) 125.97 213.27 209.38 191.40 (10-6mm3/Nm) 5.65 9.57 9.39 8.58
10
8
体积磨损率 (10-6mm3/Nm)
使用后表面硬度
注：BTW1 钢种具有强烈的形变硬化特性，不宜采用板状拉伸试样或者大截面的 拉伸试样，建议采用圆棒拉伸试样（直径Ф10mm 标准试样以下） 。 4．耐磨机理 新型耐磨钢 BTW1 产品区别与传统中低合金耐磨钢，为“形变诱导硬化型 耐磨钢” 。该钢种基体为韧性优越的奥氏体组织，但该奥氏体组织处于亚稳状态， 一旦材料表面受到外界挤压、冲击、摩擦，表层的奥氏体组织立刻向形变马氏体 转变（如图 2 所示） ，从而实现表层快速硬化，耐磨性能急剧提高。如图 3 所示， BTW1 耐磨钢的原始硬度约 220HV 左右，经磨损试验后表层距磨损表面 50μm 处（亚表层）的显微硬度值平均为 552.83HV。
部间隙，减小留根尺寸，选用合适的坡口角度可以有效匹配（抵消）这些材料特 性的影响，获得高质量的焊接接头，坡口设计指导参数见图 6。
V-形 焊 接 坡 口
（ 板 材 厚 度 5-15mm）
双 V-形 焊 接 坡 口
（ 板 材 厚 度 16-45mm）
双 U-形 焊 接 坡 口
（ 板 材 厚 度 >25mm）
1.2
24-30
16-18
1）
<150
1.2
160-180
21-26
180-220
21-26
24-28
16-18
1）
<150
1.2 1.2 1.6
180-200 180-220 200-220
24-28 24-28 24-28
表 3 BTW1 在不同外界冲击能力下表层的马氏体转变量 冲击能力 (J/cm2) 转变量 (%) 0.5 29 1.0 37 1.5 45 2.0 50 2.5 56 3.0 57
图2
BTW1 形变硬化后显微组织
600
磨 损 硬化层硬度
500
维氏硬 度 ， HV
400
300
200
100
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
BTW1 耐磨钢
使用技术手册
上海傲明实业有限公司
一、前言
磨损是工件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗， 根 据不完全统计，能源的 1/3 到 1/2 消耗于摩擦与磨损，机械装备及其零件的磨损 所造成的经济损失占国民经济总产值 6％左右。在煤炭、冶金、矿山、建材、电 力、铁路和军事等各个领域中都涉及到大量的耐磨问题。 耐磨材料是新材料领域的核心， 对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作 用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占 70%。鉴于耐磨材料的重要地位， 世界各国均十分重视耐磨材料技术的研究， 其中耐磨钢板在机械行业中应用极为 广泛，如挖掘机箱斗、磨机衬板、破碎机颚板、车厢板、履带板、料仓板和铁路 道岔等。 耐磨钢大体上可分为高锰钢、中低合金耐磨钢。目前，高锰钢的应用以铸件 居多，而热轧中板产品则主要以中低合金耐磨钢为主。中低合金耐磨钢通过调质 处理使具有回火马氏体或马氏体－贝氏体的复相组织，硬度通常可达到 300 ～ 600HB，具有一定的韧性、冷弯性和可焊性，生产厚度最大可达 120mm。 BTW1 耐磨钢属于高锰钢范畴， 是我国近期研发成功的新型奥氏体型耐 磨钢。 该钢种具有强烈的形变诱导硬化特性， 在使用过程中浅表层发生细晶强化、 位错强化、相变强化，表面硬度与强度急剧提高，形成一种表层耐磨、内部高韧 的梯度耐磨材料，可适用于各类冲击、疲劳、磨粒磨损工况。在实际应用中， 其 耐磨性能或使用寿命较传统的中低合金耐磨钢 （如进口 HARDOX400\450\500 或 国产 NM360/400/450）提高 1~5 倍不等，目前在刮板输送机中板、转载机中板、 溜槽板、料仓衬板、磨机衬板和重载卡车车厢板等矿山机械领域得到广泛应用。 本手册主要介绍了新型耐磨钢 BTW1 的主要技术参数、焊接、加工性能， 可作为煤机制造或煤炭开采企业设计选材和加工等工艺参考材料。
磨损表 面 深度 ， μm
图3 5．耐磨性能
BTW1 磨损试样表层硬度分布
磨损试验标准：执行 GB/T12444-2006 体积磨损率计算方法：
v
m FL
其中：δv 为冲击体积磨损率，单位为 mm3/Nm；Δm 为冲击磨损失重，单位 mg；ρ为实验材料的密度，取 7.89 g/cm3；F 为施加载荷，单位为 N；L 为磨损行 程，单位为 m。 5.1 冲击磨损性能 试验材料 BTW1、 Mn13、 HARDOX400、 HARDOX500， 对磨冲击材料为轴承钢 GCr15。 实验设备 M-2000 型多功能摩擦磨损试验机。 试验参数： 上试样的转速为 180 转/分钟，下试样的转速为 200 转/分钟，冲击振幅、冲 击频率 231 次/分钟；冲击载荷 200N，冲击接触应力为 40MPa；磨损介质为标 准石英砂，粒度 100-150 目，石英砂流速 1.5-2kg/h，试验周期 9 万转。 试验结果 BTW1 冲击磨损性能较 HARDOX400、 HARDOX500 提高约 80% 如表 4 所示，