浅谈水泥机械耐磨材料的选择

浅谈机械设计中材料的选择和应用

摘 要：机械设计是制造业的基础，本文通过对材料选择在机械设计中的作用，提出了机械设计中材料选择的原则，针对机械设计中不同材料的选择，提出了材料的应用方法，为相关的实践带来一定的参考作用。

关键词：机械设计 材料 选择 应用

引言

机械设计在制造业中占据着重要的作用，它是制造业的基础。随着科技的发展，新材料、新方法、新工艺等新型生产方式的出现，为机械设备制造开拓了新的天地。新材料如何使用，工艺路线如何制定，尚需进行深入的探讨。

一、材料选择在机械设计中的重要性

材料是构成机械设备的基础，在各行各业材料的应用都是非常广泛。在如果选材不当，容易产生机械产品的提前报废，给社会带来损失，因此合理在材料的选择和应用上是十分重要的。每一种材料均有其独特的理化特征，充分发挥其特点，展现其潜力是，机械设计选材的重要内容。

二、机械设计中材料选择的原则

1、满足使用性的原则

机械设计中，材料是各零件构成的基础。在分析零件时，要根据零件的外形尺寸和内部的受力情况计算出应有的力学、性能指标，这样才能有效地选择材料。零件因其在机械中所起的作用不同，就要详细分析零件的使用条件，即受力的分布情况，所处的运行环境（包括自然环境、电磁环境等）中载荷的变化，这些条件的改变，将造成零件的实效，认真分析原因，还能为选材提供依据。

2、满足工艺性的原则

由材料到零件需要一定的加工过程，而材料的工艺性能，决定了零件加工的加工性能，显然越容易加工的零件，其成本就较低。零件的主要制造工艺涉及到铸造工艺、锻压工艺、焊接工艺，以及热处理工艺、切削工艺等。在加工工艺上，投入的成本越高，意味着零件的价格更高。因此，采取适当的工艺来生产零件是有必要的。

3、满足经济性的原则

经济性是机械设计中的重要一环。降低成本可以采取以下的措施，降低加工成本。在零件加工的过程中，要使用最为简洁的工艺方法。用型材不用加工件，用便宜金属不用贵金属，用非金属材料不用金属材料；或者贵贱金属组合，关键部位使用贵金属，其它非关键部件使用价格低的金属；尽量采用标准化设计，多使用通用零部件，这样能提高效率，减少工期。这些均是减低成本，提高经济性的手段。

水泥工业用耐磨材料的选择与应用

作者：合肥水泥研究设计院 鲁幼勤

在水泥的生产过程中需应用大量的耐磨材料，近几年其应用范围已突破传统的铸造耐磨材料，非铸造类的耐磨材料得到更广泛的应用。就作者的研究、应用和了解的有限认识，作一介绍。

一、铸造耐磨材料

用于磨机衬板、隔仓板、篦板，破碎机锤头、板锤、反击板、颚板，立磨辊、盘等易损件的耐磨材料仍为铸造类的耐磨材料。

第一代耐磨材料------高锰钢。优点：韧性极好，在强冲击条件下产生加工硬化。缺点：易塑性变形，不耐磨。目前，高锰钢、合金高锰钢及超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破内外锥等易损件。

第二代耐磨材料------镍硬铸铁。优点：硬度高，耐磨性好。缺点：脆性较大，应用范围小。目前，仅有部分立磨辊采用镍硬铸铁，其它应用很少。

第三代耐磨材料------高铬铸铁和各类合金钢。高铬铸铁优点：硬度高，耐磨性好，韧性比镍硬铸铁大幅度提高。缺点：在高冲击条件下，韧性仍嫌不足。合金钢优点：可通过调整含碳量、加入不同含量的合金元素及相应的热处理工艺，获得宽范围的硬度与韧性相匹配的综合机械性能，应用范围更广。

1. 高锰钢系列耐磨材料

在大型破碎设备中高冲击力的工况条件下，大多采用标准型高锰钢，同时发展了合金高锰钢、中锰钢（6~8%Mn）和超高锰钢（16.0~19.0 %Mn）。

1.1 美国材料试验协会奥氏体锰钢铸件标准 ASTM A128/A128M-93

表1 美国奥氏体锰钢铸件化学成分（%）

牌 号 C Mn Cr Mo Ni Si P

A 1.05-1.35 >11.0 - - - <1.00 <0.07

B 0.9-1.35 11.5-14.0 - - - <1.00 <0.07

C 1.05-1.35 11.5-14.0 1.5-2.5 - - <1.00 <0.07 D 0.7-1.3 11.5-14.0 - - 3.0-4.0 <1.00 <0.07

中国科技期刊数据库 工业C

2015年18期 117 浅谈机械设计中材料的选择方法 徐礼义 安庆市特种橡塑制品有限责任公司, 安徽 安庆 246001 摘要：材料在机械设计及生产中是最为重要的元素，能否使材料得到科学合理的使用，是机械设计能否实现可持续发展的关键因素。所以，机械设计工作一定要强化对材料的选择。选材不但要充分考虑材料的经济性与环保性，还要保证所选用材料的合理性。本文主要对机械设计中材料的选择方法进行了简单地分析和探究。 关键词：机械工程；设计；材料选择 中图分类号：TH122-4 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)18-0117-01 机械设计制造行业在我国的经济发展中起了很大作用，是我国经济的支柱性产业，为我国GDP 的增长做出了非常大的贡献。机械设计中材料的选择与机械的质量有着直接的联系，它间接影响着我国经济的整体水平。随着社会的进步，在机械设计时，我们要考虑的不仅仅是怎样提高机械的质量，还要积极顺应科学发展观的要求，为我国经济的长远目标贡献一份力量。 1 机械设计中材料的选择方法 1.1 选择材料的重要意义 我国的重工业产业已经成为夕阳产业，用于生产机械的原材料也使用过量，而社会的发展需要更多的机械产品，这就造成了需求量高与原材料少的矛盾。为解决这一矛盾，满足社会发展和人们生活对机械产品的大量需求，可以从两个方面着手，一方面是着力提高机械设计产品的质量，在不破坏产品功能的基础上增加它的使用年限；另一方面应该选择绿色环保的材料，同时注意提高材料的利用率，在有限的材料上创造出无限的价值，避免不必要的浪费。 1.2 机械设计中材料的选择 选择材料最先要考虑的条件就是使用性能，并且这也是对材料质量和性能保障的主要因素，因为不同的零件在选择材料上都有着不一样的标准规范，不同的零件在其强度、耐磨性上都有着相应的严格要求，甚至于需要在外观上达到美观标准。所以，对于材料的选择需要对当时的实际情况进行分析考量之后再选择，要求专业人员对于零件的各方面性能、各方面要求、标准能够掌握的十分完美，更要能准确无误的把握住零件的使用性。这样，才能真正做到选择合理的材料。 1.3 材料的选择应该注意的问题 1.3.1 经济性和实用性 在进行机械设计材料的选择和应用时, 不仅要考虑材料的经济性,也要考虑材料的实用性。一方面,重视材料的实用性就是重视材料的质量和性能。从实用角度来看,材料能否用于机械加工,并且在机械设备中发挥良好的性能是材料实用性的具体表现。另一方面,材料的经济性指的是在满足基本性能的条件下,选择低价格的材料来节省一定的机械设计成本, 从而为机械设计提供更多的资金供给。所以,在进行材料选择和应用时,一定要将经济性和实用性良好的结合在一起,避免出现重视其一的现象,以保证机械行业的稳定发展。 1.3.2 环保性 2 机械设计中的材料选择的应用 2.1 碳素钢与合金钢材料的选择 在现在的机械设计行业碳素钢与合金钢材料的选择上，碳素钢得到了大多公司的青睐，因为它的加工性能和操作性能都比其他材料优越，再加上它的成本比较低，所以它得到了广泛的应用。但是，碳素钢的强度比较低，韧性也不高，所以在热处理加工过程中就会显得比较麻烦，这也使得该材料在应用上有了一定的限制。研究发现了合金钢材料正好可以弥补这种缺陷，它具有其他材料不具备的一些特殊性能。 2.2 陶瓷材料 陶瓷材料也是机械设计中一种常用的材料。陶瓷材料的优势在于有较高的硬度，其硬度基本上与金属材料差不多; 它也可以承受一定的腐蚀，尤其是对于化学材料的侵蚀不敏感，所以不会有太大的影响; 而且其比重较小，和同体积金属材料相比，其重量远低于金属。然而，陶瓷材料较硬，抗冲击能力较差，一旦受到冲击，就很有可能无法再次使用，同时陶瓷材料的价格也偏高。 2.3 无害材料 在机械设计中经常会涉及到一些对人体具有危害的元素，少数元素会对生态环境较为严重的破坏。例如Ni、As等，这些元素的材料使用不仅会对人体造成严重危害，同时也可能会对生态环境产生破坏。因此，在材料的选用上一定要谨慎，尽量避免对人体和生态环境有伤害的材料在机械设计中使用。 2.4 荷载类型材料 许多材料在机械设计最后都无法使用，或失去应有的作用，而引起这一系列问题的主要原因在于材料外在负荷较差。同时，机械零件再发挥出应用方面功能的过程中，在良好的状态下出现抑制失效的问题。要想避免材料无法使用或失效问题的出现就必须要对材料的载荷能力进行合理的选择。通常情况下，可以采用中碳钢调质、低碳钢渗碳等方式对材料的载荷能力进行正确选择。 3 机械设计的材料控制 3.1 大胆使用新材料 科技的进步带给我们的不仅仅是国家综合实力的提升，它还应该和人们的日常生活息息相关。科学家们研制出的新材料不能只在研究室里发挥作用，还应该在社会生活中发光发热，怎样才能让更多的人切实享受到科技进步的福利，是机械设计者们应该考虑的问题。选择机械设计材料，把眼光放在传统材料上的同时还要注意创新型材料的选择使用，这不仅可以大大减少数量紧张的传统材料的用量，缓解当前的矛盾，还有利于发现新材料的社会实用性，让新材料更好地造福社会。此外，许多新材料的性能远远高于传统的材料，新的制造工艺能够完成传统工艺所不能达到的要求，将这些材料和工艺用于机械产品，可以在一定程度上提高产品的功能和质量，增强产品的市场竞争力，有的新材料还能提高机械产品的使用寿命，这在一定意义上提高了产品的节能环保性。 3.2 采用低消耗材料 4 结束语 在从事机械设计工作过程中，在具体选择材料时，往往要把科学性的应用以及优化型的材料摆在突出的位置，使得适用性、经济性、可行性等各类特性都在设计中有所体现，以便更好地帮助行业提高工作效率，增加经济效益，促进企业发展，并最终为实现国民经济的持续、健康、快速发展增添活力。 参考文献 [1]赵忠国. 机械设计中的材料的选择和应用[J]. 科技风, 2011, 17:58. [2]刘洋君. 机械设计中的材料的选择和应用[J]. 湖南农机, 2012, 09:92-93.

水泥机械设备耐磨件

材质的选用

(内部资料)

长春铭成合金钢有限公司

2008-1-21 在水泥的生产过程中需应用大量的耐磨材料，近几年其应用范围已突破传统的铸造耐磨材料，非铸造类的耐磨材料得到更广泛的应用。就作者的研究、应用和了解的有限认识，作一介绍。

一、铸造耐磨材料

用于磨机衬板、隔仓板、篦板，破碎机锤头、板锤、反击板、颚板，立磨辊、盘等易损件的耐磨材料仍为铸造类的耐磨材料。

第一代耐磨材料------高锰钢。优点：韧性极好，在强冲击条件下产生加工硬化。缺点：易塑性变形，不耐磨。目前，高锰钢、合金高锰钢及超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破内外锥等易损件，

第二代耐磨材料------镍硬铸铁。优点：硬度高，耐磨性好。缺点：脆性较大，应用范围小。目前，仅有部分立磨辊采用镍硬铸铁，其它应用很少。

第三代耐磨材料------高铬铸铁和各类合金钢。高铬铸铁优点：硬度高，耐磨性好，韧性比镍硬铸铁大幅度提高。缺点：在高冲击条件下，韧性仍嫌不足。合金钢优点：可通过调整含碳量、加入不同含量的合金元素及相应的热处理工艺，获得宽范围的硬度与韧性相匹配的综合机械性能，应用范围更广。

1. 高锰钢系列耐磨材料

在大型破碎设备中高冲击力的工况条件下，大多采用标准型高锰钢，同时发展了合金高锰钢、中锰钢（6~8%Mn）和超高锰钢（16.0~19.0 %Mn）。

1.1 美国材料试验协会奥氏体锰钢铸件标准 ASTM A128/A128M-93

表1 美国奥氏体锰钢铸件化学成分（%）

牌

号 C Mn Cr Mo Ni Si P

A 1.05-1.35 >11.0 - - - <1.00

<0.07

B 0.9-1.35 11.5-14.0 - - - <1.00 <0.07