提高奥氏体耐磨钢耐磨性的几种方法

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4. 2 配合包内铝饼加入稀土硅铁合金
对M n13C r2 钢水进行变质处理。国内外资料表 明[3], 稀土在钢中的作用有两种, 其中最重要的作用 是稀土元素对钢水的净化作用。 在净化的同时还有 对夹杂物形态的控制作用。 这是因为稀土元素是一 族强碱性金属, 有很大的负值电位, 在钢中是强脱氧 剂。 从硫化物的自由能可以看出稀土硫化物比硫化 锰、硫化铁的自由能低的多, 优先形成的稀土硫化物 在钢液未凝固前析出, 一部分进入渣中, 使钢中硫含 量降低, 另一部分进入钢中代替硫化锰。而且稀土硫 化物是无塑性、高熔点的球形或椭圆形硫化物, 因 此, 必须保证钢中有一定量的稀土, 稀土也能使钢中 硫化锰完全转变为稀土硫化物。 同时稀土元素在基 体和其他相中的分配比例很小, 它们大多数富集在 正在长大的晶体和钢液界面上, 生成一层吸附蒲, 阻 碍晶体的长大, 从而细化晶粒[3]。因此在奥氏体锰钢
2001 年第 2 期
新疆钢铁
总 78 期
提高奥氏体耐磨钢耐磨性的几种方法
王 军 孙 铁
(新疆八一钢铁集团公司机制公司)
摘 要 简述了提高奥氏体耐磨钢的几种方法: 双金属复合材料, 新型奥氏体耐磨钢, 硬化处理, 变质处理。 通过这些途径, 可以生产出理想的高锰钢换代产品。 关键词 磨损 原始硬度 复合材料 变质处理
2 双金属复合材料的生产工艺
在高应力、高冲击载荷磨料磨损领域中服役的 零部件, 既要求有良好的抗磨料磨损性能, 又要求具 有良好的强韧性。 在实际生产中运用高铬铸铁—— 铸钢双金属复合铸造工艺, 使铸件成为同时具有两 种材料特性的复合整体, 以显著提高易损零部件的 使用寿命。
双金属复合材料制造方法有两种[1]: 一是胶接 技术。基体和磨损面分别铸造、热处理。胶接前要进 行喷砂打磨处理, 以去除毛刺和粘附物, 并用丙酮或 酒精棉球擦净被胶接面, 将配好的环氧型胶接剂均 匀地涂抹在基体和磨损面的胶接面上, 对正粘实, 再 加热或在常温下放置 72 小时即可使用; 二是利用镶 嵌技术, 先铸造被磨损面, 再将基体材料浇铸其上。
5 处理效果及存在的问题
通过这次有针对性的故障排除检修, 设备已安 全地投入运行, 能够基本上做到安全运行, 保证生产 需要。 但是, 由于受生产急需的影响, 本次检修周期 较短, 无法进行较为系统的全面检修, 因此在对增速 器的检查中, 没有更换低速轴瓦及大齿轮, 只更换了 高速轴的小齿轮。这样, 将影响大齿轮端面的摆动值 及增速器高、低速轴的水平度和平行度, 同时也将影 响到主机的对中, 其振动值与其它两台压缩机相比 偏大。该压缩机仍存在一定的缺陷。为了做到长远、 安全、稳定、经济运行, 建议在生产许可的情况下, 尽 快更换大齿轮。
631 ≥35 > 265 7000 吨
表 2 是新疆八一钢铁集团公司炼铁厂原料车间 使用我厂生产的颚板所取得的数据。 在同等工况条 件下与传统高锰钢相比较, 寿命提高二倍以上, 达到 了国内同类产品的质量。
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行过程中, 其转子与高速轴的同轴度已发生了较大 的偏移, 即转子不对中。这是引起主机振动的主要原 因。 另外, 转子的不对中, 严重时会造成轴承胶住和 声音异常。
表 1 压缩机解体检查测出的原始数据 (mm )
检查项目
技术标准 测量数据 结论
低速轴瓦 1 径向间隙 0. 16~ 0. 19 0. 18 合格
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现层错, 铬的加入使得该钢种比普通高锰钢硬化速 率大大提高, 其屈服强度为 459. 5~ 484. 4M Pa, 比 普通高锰钢提高 88M Pa。
新疆八一钢铁集团公司机制公司用该材料制作 的锤头在选矿锤破上使用, 其使用寿命由原来的 7 天提高到现在的 10 天, 耐磨性提高 30%~ 50%。新 型奥氏体锰钢是一种应予推广的具有高强度塑性、 高韧性、适用性广泛的耐磨钢种。
4 检修处理过程
因转子吸入侧高出排出侧 0. 10mm , 为了调整 转子的水平度, 消除由此引起的振动, 修正转子的 2 付轴承。在轴承 5 的瓦背上加了 0. 05mm 的黄铜皮, 使转子的水平度达到 0. 05mm 的技术要求范围。
更换高速轴承及转子轴承, 因为高速轴承及转 子轴承的径向间隙过大时, 压缩机在高速旋转时将 会引起振动。经对该 4 付轴承的刮研, 其最后的径向 间 隙 分 别 为 0. 16mm、0. 16mm、0. 11mm、0. 115mm ; 由于转子是在高速下旋转, 微小的偏心就
表 2 M n13C r2R e 与M n13 性能对比
指标 材质 M n13
M n13C r2R e
硬度
HB 170~
190 200~
250
抗拉强度 延伸率
Ρb (M Pa) Ρb (% )
680~ 730
≥25
冲击值 在同等条件下
Αk (J cm 2) 寿命 (破矿量)
253~ 283
3000 吨左右
4 ZGM n13 的变形—M n13C r2R e
提高M n13 的原始硬度和改善夹杂物形态及细 化晶粒, 是提高奥氏体锰钢寿命的有效途径之一。
4. 1 提高原始硬度
铬在奥氏体中可以降低错排能, 有利于形变时 奥氏体向马氏体转变, 也有利于层错的出现和形变 孪晶的形成。铬是缩小奥氏体相区的元素, 铬的含量 不变时, 经过固溶处理后均溶于奥氏体中, 由于铬在 铁的晶格内扩散速度很慢, 而且由于铬原子和碳原 子的交互作用使碳的扩散速度降低, 所以一般认为 铬增加奥氏体的稳定性。铬通常使钢的屈服点提高, 铬和碳的亲合力大于锰和碳的亲合力。 当钢中含铬 量不高时, 它以 (Fe3, C r3) C 的形式存在, 为使热处 理时不至于发生困难, 加铬量控制在 2% 左右。
中适当加入稀土元素对于提高质量是可行的。
4. 3 M n13C r2R e 颚板制造工艺
M n13C r2R e 颚板的化学成分见表 1。
表 1 M n13C r2R e 化学成分
C Si M n P
S Cr Re
0. 9~ 1. 2
≤0.
6
11~ 14
<
0.
05<
0.
04 1.
5~ 2
0. 08 ~ 0. 1
浇铸 6 小时以后开箱, 防止开箱过早产生裂纹。 水韧处理采用煤气窑炉, 配以翻转台车, 确保颚 板入水前温度在 1000℃~ 1100℃, 工艺曲线见下图 1。装入量不超过 3t, 颚板之间间隔 50mm , 入水后水 温不超过 50℃。
图 1 颚板热处理工艺曲线
M n13C r2R e 与 ZGM n13 性能对比见表 2。
可能产生很大的离心力, 从而引起振动。同时转子轴 径的磨损直接影响轴承的间隙, 造成主机对中不好。 因此, 更换了转子, 并把更换下来的转子送往西安航 空航天公司进行修理。
由于出现了主机不对中现象, 本次检修分为两 步进行。 第一步进行粗找整。 沿转子轴承方向整个 长度范围内水平度达 0. 04mm 后, 进行转子轴承的 研合, 并要求与止推轴承配合研合。转子轴承的间隙 要求定值为最小值, 这样可以延长轴承运转寿命。转 子电机侧轴承和吸入侧轴承的最后径向 值 分 别 为 0. 11mm、0. 12mm。 当转子在 2 付轴承和止推轴 承研合达到技术要求后, 进行碳封的研合。 第二步, 当转子轴承和止推轴承研合达到标准值后, 开始精 找整地盘。地盘的上下高度用垫片方式调整, 垫片数 要求不超过 5 片, 以减少垫片过多造成的找整误差。 左右对中方式用调整螺栓进行调整。调整时, 地脚固 定螺栓不能全上紧, 应留有余紧力。主机最后找整结 果为上下对中为 0. 01mm , 左右对中为 0. 005mm。
转子推力轴瓦 7 径向间隙 0. 25~ 0. 30 0. 25 合格
大齿轮、小齿轮啮合间隙 0. 18~ 0. 48 0. 65 不合格
齿轮齿面接触情况 长度上> 70% > 70% 合格
转子轴颈直径 (椭圆度) 69. 91~ 69. 96 69. 70~ 69. 2 不合格
通过对转子轴径的测量, 可看出转子轴径的椭 圆度已超出标准值, 这说明转子与轴承在某一个圆 弧面上已发生了接触, 即转子不对中或已发生了弯 曲。经检查叶轮与扩压器端面, 发现有轻微的磨损痕 迹, 由此可推断出转子已发生了弯曲。
(% )
其它 0. 1~
0. 3
冶炼该钢种采用 1t 中频炉, 考虑硅含量过高对 钢的耐磨性有不利的影响, 选用低硅铁镁稀土, 出钢 前加入浇包中预热去掉稀土表面的水份, 加入量为 处 理 钢 水 的 0. 15% , 浇 铸 温 度 控 制 在 1440~ 1490℃。
造型采用二氧化碳复合水玻璃砂, 刷上醇基快 干涂料。
3. 3 硬化处理
新型奥氏体锰钢由于含碳量的降低, 层错能增 加, 即使在冲击不强的条件下, 形变过程中也容易出
联系人: 王军, 男, 31 岁, 铸造助理工程师, 乌鲁木齐 (830022) 新疆八一钢铁集团公司机制公司
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低速轴瓦 2 径向间隙 0. 16~ 0. 19 0. 18 合格
高速轴瓦 3 径向间隙 0. 16~ 0. 19 0. 30 不合格
高速轴瓦 4 径向间隙 0. 16~ 0. 19 0. 20 不合格
转子轴瓦 5 径向间隙 0. 11~ 0. 145 0. 16 不合格
转子轴瓦 6 径向间隙 0. 11~ 0. 145 0. 21 不合格
1 前言
长期以来, 高锰钢 (ZGM n13) 被广泛用于制作 矿山、建材工业、电力机械行业中承受冲击磨料磨损 的零件。 但在许多场合下, 由于冲击不强, 加工硬化 效果不好, 使用后磨损表面硬度不高, 不能形成高硬 度的硬化层, 工作表面易被接触的物料所磨耗, 耐磨 性不足, 零件磨损快。
随着经济的发展和生产的需要, 国内外铸造工 作者作了大量的研究工作, 在提高耐磨件的耐磨性 方面取得了较好的成果。其方法是: 采取某种办法使 钢的原始硬度提高, 改善其机械性能, 形变后的硬度 也相应提高, 有利于提高钢的耐磨性。笔者简要介绍 提高奥氏体耐磨钢的几种方法及机制公司进行的实 践情况, 以供参考。
3. 2 热处理工艺
新型奥氏体锰钢与 ZGM n13 的水韧处理方法 基本相同, 即加热到 1050~ 1100℃, 使碳化物溶解 到奥氏体中然后水淬, 得到单一奥氏体组织, 但加热 速度应慢一些 (此钢种铸态时脆性较大)。 与常规 ZGM n13 不同之处是取消 650℃均热阶段。 因为在 650℃均热时组织发生转变, 碳化物大量析出, 给高 温时碳的熔解带来困难, 造成显微空洞, 使钢的机械 性能和耐磨性下降, 严重时造成装卸过程中的断裂。
(上接第 21 页)
5 结束语
3 新型奥氏体锰钢
新型奥氏体锰钢是传统高锰钢的理想替代产 品[2]。 它的特点是在高、中级冲击载荷下, 均有高塑 性、高韧性、高强度。 所以新型奥氏体锰钢的加工硬 化能力更强, 比传统高锰钢的耐磨性好。
3. 1 化学成分的设计
碳是决定奥氏体锰钢强度性能、加工硬化能力 和耐磨性的重要元素。目前, 奥氏体锰钢的发展趋势 是降低 C、M n 含量。 但降低过多会影响其机械性 能。 新型奥氏体锰钢在降低 C、M n 含量的同时, 加 入 C r 元素。实践证明, 这样可以弥补 C、M n 含量降 低后钢的机械性能的不足。 该钢种的化学规范是: (1. 1%~ 1. 2% ) C , (8. 0%~ 9. 5% )M n, (0. 3%~ 0. 6% ) Si, (2. 0%~ 2. 5% ) C r, P 含 量< 0. 05% , S 含 量 < 0. 02%。
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