(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910375103.9
(22)申请日 2019.05.07
(71)申请人 河南科技大学
地址 471003 河南省洛阳市涧西区西苑路
48号
(72)发明人 邱明 李迎春 程蓓 庞晓旭
谷守旭
(74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限
公司 41119
代理人 张兵兵 李宁
(51)Int.Cl.
C09D 163/00(2006.01)
C09D 7/61(2018.01)
(54)发明名称
用于制备自润滑耐磨材料的组合物、自润滑
耐磨涂料、自润滑耐磨涂层、自润滑耐磨材料
(57)摘要
本发明涉及一种用于制备自润滑耐磨材料
的组合物、自润滑耐磨涂料、自润滑耐磨涂层、自
润滑耐磨材料，属于自润滑材料技术领域。本发
明的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，主要由
树脂和以下重量份数的组分组成：二硫化钼11～
12份、石墨烯0.088～0.3份。本发明的组合物，以
二硫化钼为润滑剂，以石墨烯作为润滑添加剂，
利用二硫化钼和石墨烯二维层状结构的相似性，
将两者按照特定比例与树脂进行复合制成耐磨
材料可以发挥二硫化钼和石墨烯的协同润滑效
应，使耐磨材料的耐磨性能和自润滑性能得到显
著提高；尤其是采用本发明的组合物制得的自润
滑减摩耐磨涂层在干摩擦和海水条件下均具有
良好的润滑减摩、
耐磨和环境自适应性能。权利要求书1页 说明书7页 附图2页CN 110016277 A 2019.07.16
C N 110016277
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110016277 A
1.一种用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：主要由树脂和以下重量份数的组分组成：二硫化钼11～12份、石墨烯0.088～0.3份。
2.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述树脂与二硫化钼的质量比为2～3:1。
3.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述石墨烯的平均粒径为0.5～2μm。
4.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述石墨烯的平均层数为5～7层。
5.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述二硫化钼的平均粒径为10～20μm。
6.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述组合物还包括溶剂；所述溶剂与树脂的质量比为1:1～2.5。
7.一种自润滑耐磨涂料，其特征在于：包括组分A和组分B；所述组分A为如权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物；所述组分B包括固化剂。
8.一种采用如权利要求7所述的自润滑耐磨涂料制得的自润滑耐磨涂层。
9.根据权利要求8所述的自润滑耐磨涂层，其特征在于：所述自润滑耐磨涂层的厚度为20～30μm。
10.一种自润滑耐磨材料，其特征在于：包括基体以及涂覆在基体上的自润滑耐磨涂层；所述自润滑耐磨涂层是将如权利要求7所述的自润滑耐磨涂料的组分A与组分B混合后涂覆在基体上固化得到。
2
耐磨材料的发展现状及未来发展趋势 正因为这些由本征特性TC、HC2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高TC超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。 能源材料太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40％。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50％用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。 生态环境材料生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，主要研究方向是：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOX、NOX催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。 智能材料智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的耐磨材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。 2、国内耐磨材料发展的现状和差距 我国非常重视耐磨材料的发展，在国家攻关、“863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，耐磨材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种耐磨材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在耐磨材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土耐磨材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等耐磨材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢
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（%） 1.2 日本高锰钢铸件标准 JIS G5131-1991 表2 日本高锰钢铸件化学成分(%)
金属材料及其耐磨损、摩擦、腐蚀性能 金属材料是一种历史悠久发展成熟的工程材料。我国早在商朝即有青铜器出现，春秋战国时代开始使用铁器，铝合金的运用亦已有一百年的历史，就连钛合金都已发展六十多年了，随着人类文明的演进，金属材料一直扮演着重要的角色，举凡与我们生活息息相关的食，衣，住，行，无不处处见其踪迹，例如陆、海、空、各类运输工具、桥梁、建筑、机械工具，国防重工业等不胜枚举。 金属材料的机械性能。金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。 在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）。金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 但在复杂工况条件下，冶金、矿山、港口、电力、煤炭、建材及军事等各个工业行业中，许多工件及设备由于磨损而迅速失效。材料摩擦、磨损和腐蚀虽然很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。因此，在复杂工况下，耐摩擦、磨损、腐蚀性能是对金属机械材料部件的新挑战。 目前，针对金属机械材料部件耐摩擦、磨损、腐蚀性能研究不断更新完善。喷涂型聚氨酯弹性体就是一种工艺技术成熟，可广泛应用于矿山、港口、电力、煤炭等复杂工况下的可增强机械设备耐磨防腐性能的新型高分子聚合物耐磨材料。喷涂型聚氨酯具有优异的耐磨、防腐、耐冲击、抗盐雾腐蚀、耐老化、柔韧弹性、附着力强等性能广泛应用于诸如矿山的各种振动筛、渣浆泵、磁选机、磁选滚筒、浓密机等机械设备。喷涂型聚氨酯弹性体耐磨损性能是硬质合金钢的8
砂型铸造工艺
1
铸造的分类 砂型铸造
湿砂型 干砂型
铸造
（造型 方法）
化学硬化砂型
特种铸造
（造型材料）
以天然矿产砂石 为主要造型材料
以金属作为主 要造型材料
熔模铸造、壳型铸 造、负压铸造、泥 型铸造、实型铸造 、陶瓷型铸造等
金属型铸造、离心 铸造、连续铸造、 压力铸造、 低压铸造等
2
（1）手工造型 ——单件、小批量生产 （2）机器造型 ——中、小件大批量生产 （3）机器造芯 ——中、小件大批量生产 （4）柔性造型单元 ——各种形状与批量生产
3
砂型铸造
手工造型
整模造型 分模造型 三箱造型 活块造型（一）活块造型（二） 挖砂造型 刮板造型等
2020-6-9
4
铸造由于具有适应性广，经济性好等 许多优点，通常用来提供切削加工的毛坯， 有时也直接铸造成形。
在机器中，铸件一般占很大比例，比如， 在汽车中，铸件重量占40-60%；机床中 占70-95%。而铸件中，砂型铸造占90%。
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主要铸造工艺设备
设备类别 合金熔化及浇注 造型与制芯 落砂清理及后处理 落砂清理及后处理
特种铸造 检验 环境保护与劳动卫 生
主要铸造工艺设备 举例
冲天炉，电弧炉，感应电炉，坩埚炉，反射炉，装料机械，金属输 送机械，浇注装置 混砂机，筛砂机，旧砂再生机，型砂输送及贮存装置 各种造型机，制芯机，烘干炉 捅箱机，振动落砂机，抛丸、喷丸清理机，浇冒口切割机，机械手， 热处理炉，浸渗装置 压铸机，低压铸造机，差压铸造机，金属型铸造机，离心铸造机， 熔模铸造设备，连续铸造设备等 型砂试验仪器，材料分析仪器，无损检测仪器 除尘与空气净化装置，噪声控制装置，污水处理装置
6
非金属材料的应用现状与发展趋势 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。无机非金属材料工程是材料学中的一个专业。无机非金属材料工程是为了培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。 本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。我国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题，特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距，主要有： (1) 产品等级低 在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在70MPa以上，而我国平均强度仅为50 MPa。我国高等级水泥（ISO≥）仅占18%，大量生产的是中、低等级水泥（ISO≤），而很多发达国家的高等级水泥占90％以上。 (2) 资源消耗高 在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约250亿吨。目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200亿吨，仅能提供约40年的水泥生产
文件编号：TP-AR-L8248 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 矿山耐磨材料：应有选 择性使用(正式版)
矿山耐磨材料：应有选择性使用(正 式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 材料越硬越耐磨吗？实际上，盲目地追求硬度并 不一定能取得理想的效果，反而会使成本大幅度提 高，造成浪费。 据悉，高铬铸铁在接近90°角冲蚀磨损时其耐 磨性还不如20号钢，因此在大角度冲蚀磨损时，就 不应选择这类脆性较高的材料。相反，在小角度或滑 动磨损工况下，高铬铸铁远比20号钢要耐磨的多。 在有强冲击作用，要求耐磨机件有相当高的韧 性，以避免机件破裂的场合，锤用硬质合金和增韧氧 化锆(Y2O3+ZrO2)是一个很好的选择。若破碎机颚板
破碎岩石，挖掘机挖取堆积石块等，则采用高锰钢铸件或表面淬硬的低合金钢铸件。 在用于高应力磨料磨损和冲击作用不太强的碰撞磨损条件的耐磨件，大都采用高铬铸铁。如碎矿辊、锤式破碎机锤头、球磨机衬板等。破碎机的护板、输送机的壳体、叶片、斗等应用碳化铬复合材料 （Cr2C3+Q235）、高能离子注渗碳化钨材料（WCSP）效果更好。 高锰钢韧性有余而耐磨性不足；各类合金白口铸件硬度高、耐磨性好，但韧性较差，安全可靠性低；中低合金耐磨钢介于前两者之间，奥贝球铁目前缺少普遍的应用，有待进一步的认识。 专家指出，耐磨材料何时何地如何应用，须科学研究分析使用条件，充分掌握耐磨材料的性能特点，扬长避短，方能取得应用的成功。
几种耐磨材料的研究与进展 摘要：为了了解国内耐磨材料的研究与进展情况，本文对近年来耐磨自润滑发展进行了研究。研究表明：(1)在耐磨材料研究和发展中，应充分分析典型磨损工况，了解各种磨损机理所占比重，从而确定对耐磨材料的要求，以进行合理的合金和组织设计。(2)耐磨钢的发展方向在于通过合金化强化基体,提高其起始硬度和屈服强度，以改善低冲击、低应力磨损条件下的耐磨性,扩大其应用范围,并防止变形[1]。(3)低、中合金耐磨钢通过合金设计和适当热处理，获得具有较高硬度，足够韧性，良好耐磨性的组织，可在较大冲击、较高应力的磨料磨损工况条件下使用。 关键词：耐磨材料自润滑摩擦磨损 引言 材料的破坏有3种形式：即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式那样，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。据早期统计，由磨损造成的经济损失,美国约150亿美元/年，西德约100亿马克/年，前苏联约120亿卢布/年。在各类磨损中,磨料磨损又占有重要的地位，在金属磨损总量中占50%，在冶金矿山、建材、电力、农机、煤炭等行业磨料磨损尤为严重因此，研究和发展用于磨料磨损条件下的耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济有重要的意义[2]。 根据各类磨损机理与材料性能的关系，可提出对耐磨材料的常规要求：a、较高硬度、一定塑性；b、足够韧性和脆断抗力；c、高的应变疲劳和剥层疲劳抗力；d、高的淬透性和获得足够深的淬透层；e、良好的工艺性和生产工艺方便易行[3]。 1Fe-20Ni-3.5C自润滑材料 镍基合金具有优良的热稳定性和抗腐蚀性能,在高温发动机和高温结构材料中具有极其重要的应用,近年来的研究表明,含石墨的镍基合金具有良好的自润滑性能,但由于镍的资源较短缺,价格居高不下,限制了材料的应用。用熔炼法制备了Fe含量为20%~60%(质量分数)的镍-铁-石墨-硅合金,该合金具有良好的自润滑性能并显著降低了材料成本,其实验结果表明随着铁含量的增加,合金的自润滑性能逐渐提高, 其中铁含量为60%时,合金干摩擦因数相对较低。进一步增加Fe的含量可以使材料价格进一步降低,但对合金的摩擦磨损性能和机械性能的影响需要进行研究.研究采用熔炼法制备了Fe-20Ni-3.5C合金.随着 铁含量的增加,合金析出碳化物的可能性变大,有可能减少固体润滑剂石墨的含量.硅是一种石墨化元素,可以抑制碳化物的生成,促使碳原子结晶成为石墨,提高合金中固体润滑组元的含量,而且可以固溶于奥 氏体中提高材料的强度,改善材料的摩擦磨损性能.但硅含量的增加会使合金变脆,机械性能降低.因此必须以Fe-20Ni-3.5C合金为基础,研究添加不同含量的硅对合金的凝固组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响及其规律： 1)采用熔炼法制备出不同硅含量的Fe-20Ni-3.5C固体自润滑材料,合金组织致密,石墨分布均匀,随着硅含量的增加,结晶的石墨形态由细片状逐渐变为粗片状石墨,当硅含量增至3.5%时,石墨的生长形态趋于等轴球状； 2)随着添加硅量的增加,固溶于合金基体中的硅原子含量增加而碳含量降低,合金的硬度和抗拉强度先提高后降低,冲击韧性则随着合金硬度的降低而升高.当加入Si量达到3.5%时,由于合金基体硬度的降低及石墨的球状化,冲击韧性大幅度提高； 3)合金的磨损率随合金硬度值的提高而降低.硬度的提高,减轻了粘着磨损,降低了磨损率,其中 Fe-20%Ni-3.5%-2.5%Si具有较小的摩擦因数和较低的磨损率,其摩擦因数稳定在0.23左右,磨损形式主要以疲劳磨损为主[4]。 2稀土低合金耐磨钢焊条 在对高锰钢的研究中已经发现：在高应力状态下（如强烈冲击或挤压载荷），高锰钢产生加工硬化，
砂型铸造工艺流程 砂型铸造工艺流程图 制作木模-造型-熔化-浇注-落砂-冒口拆除-检验入库 熔模铸造工艺 失蜡铸造现在称为熔模铸造。这是一种很少切割或不切割的铸造工艺，是铸造行业的一项优秀技术。它被广泛使用。它不仅适用于各种类型和合金的铸造，而且可以生产出比其他铸造方法具有更高尺寸精度和表面质量的铸件，甚至复杂的、耐高温的、难以加工的、其他铸造方法难以铸造的铸件也可以通过熔模精密铸造来铸造。 熔模铸造是在古代蜡模铸造的基础上发展起来的。作为一个古老的文明，中国是最早使用这项技术的国家之一。早在公元前几百年，中国古代劳动人民就创造了这种失传的铸蜡技术，用来铸造钟鼎和具有各种精美图案和文字的器皿，如春秋时期曾侯乙墓的青铜板。曾侯乙墓雕像板的底座是多条龙缠绕在一起，首尾相连，上下交错，形成一个中间镂空的多层云纹图案。这些图案很难用普通的铸造工艺来制作，而失蜡法的铸造工艺可以利用石蜡无强度、易雕刻的特点，用普通的工具雕刻出与曾侯乙墓的雕像板相同的石蜡工艺品，然后加入浇注系统，经过上漆、脱蜡、浇注，得到精美的曾侯乙雕像板 现代熔模铸造法在20世纪40年代实际应用于工业生产当时，航空喷气发动机的发展要求制造具有复杂形状、精确尺寸和光滑表面的耐热合金部件，如叶片、叶轮和喷嘴。由于耐热合金材料难以加工，零件形状复杂，因此不可能或难以用其他方法制造。因此，需要找到一
种新的精确的成型工艺。因此，现代熔模铸造法借鉴了古代传下来的失蜡铸造法，通过对 材料和工艺的改进，在古代工艺的基础上取得了重要的发展。因此，航空工业的发展促进了熔模铸造的应用，熔模铸造的不断改进也为航空工业进一步提高性能创造了有利条件。 中国在20世纪50年代和60年代开始将熔模铸造应用于工业生产此后，这种先入为主的铸造技术得到了极大的发展，并已广泛应用于航空、汽车、机床、船舶、内燃机、燃气轮机、电信仪器、武器、医疗器械、切割工具等制造业，以及工艺品的制造。所谓的 熔模铸造工艺简单地指用易熔材料(如蜡或塑料)制作易熔模型(称为熔模或模型)，在其上涂覆几层特殊的耐火涂层，干燥并硬化形成整体外壳，然后用蒸汽或温水将外壳上的模型熔化，然后将外壳放入砂箱中，在其周围填充干砂，最后将模具放入穿透式烘烤器中进行高温烘烤(例如，当使用高强度外壳时，脱模后的外壳可以不造型直接烘烤)、模具或外壳 熔模铸件尺寸精度高，一般可达CT4-6(砂型铸造CT10~13，压铸CT5~7)。当然，由于熔模铸造工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素很多，如模具材料的收缩、熔模的变形、加热和冷却过程中模壳的线性变化、合金的收缩率以及铸件在凝固过程中的变形等。因此，普通熔模铸件的尺寸精度相对较高，但其一致性仍有待提高(使用中高温蜡材料的铸件的尺寸一致性有待提高)用 压制熔体模具时，采用型腔表面光洁度高的型材，因此熔体模具的
工程材料的历史、现状与发展 §1 工程材料的历史、现状和发展 材料：人类用以制作有用物件的物质 新材料：主要是指最近发展起来或正在发展之中的具有特殊功能和效用的材料。 人类先后经历了:石器时代——铁器时代——钢铁时代（高分子时代半导体时代先进陶瓷时代复合材料时代）,这说明以学一种类材料为主导的时代已经一不复返了。材料的发展已进入丰富多采的时代，而以保护资源、环境和生态为目的的材料设计思想已形成新的潮流，即“生态环境材料”。 材料分类：金属材料无机非金属材料（陶瓷）有机高分子材料复合材料 一、金属材料 1、特点：由于其主要通过金属键结合而成，因此金属有比高分子材料高得多的模量，有比陶瓷高得多的韧性、可加工性、磁性和导电性。 2、近年来金属材料的纵深发展： 1）高纯材料 2）高强度及超高强度金属材料 3）超易切削钢和超高易切削钢 4）硬质合金和金属陶瓷 5）高温合金与难熔合金 6）纤维增强金属基复合材料 7）共晶合金定向凝固材料 8）快速冷凝金属非晶及微晶材料 9）有序金属间化合物 10）超细纳米颗粒金属材料 11）形状记忆合金 12）贮氢合金 3、金属材料的发展趋势 二、无机非金属材料（陶瓷ceramic）的特点 陶瓷是泛指一切经高温处理而获得的无机非金属材料，除先进（特种）陶瓷外，还包括玻璃、搪瓷、水泥和耐火材料等。从狭义上讲，用无机非金属化合物粉体，经高温烧结而成，以多晶聚积体为主的固态物均称为陶瓷，即先进的陶瓷。 先进陶瓷的化学键是由共价键与离子键组成，具有优良的耐高温、耐磨、耐腐蚀的特点。 三、复合材料的特点 复合材料，是指由不同材料组合而成，在新制成的材料中，原来各材料的特性得到了充分的应用，而且复合后可望获得单一材料得不到的新功能材料。 近代复合材料包括： 1、软质复合材料，具有高强度、高质量的特点。如橡胶与纺织材料结合在一起，人造丝、尼龙、金属纤维 2、硬质复合材料，“玻璃钢”代表（又增强纤维与合成树脂制成的复合材料。 §2 制造（工艺）技术发展的历史、现状和趋势
什么材料最耐磨？ 耐磨材料在工业和人民生活中被广泛使用。随着技术的进步和材料科学的发展，各种各样的新型耐磨材料不断涌现。 耐磨材料有很多种，都耐磨，关键要找到适合自己的，适合自己就是最好的，就像选对象一样。 最早的能够大量使用的耐磨材料主要是耐磨钢、耐磨铸铁等金属材料，之后出现各种非金属耐磨材料，比如：铸石、陶瓷、三氧化二铝陶瓷、氧化锆、碳化硅及各种耐磨混合料。金属耐磨材料也出现各种新型的复合材料，比如双金属。这些材料都有耐磨性能，但各有不同，各有特色。 根据输送物料的性质和介质条件的不同，选用适合自身工况的产品很重要。现在有很多设计人员咨询什么材料最耐磨，本身这种问法就存在误区，在选用耐磨材料的时候，首先要确定自身工况条件：输送物料的硬度、颗粒大小、流速、输送量、输送介质等等，再根据具体情况选用适合的耐磨材料。 如果是水力输送，一般颗粒不会太大，比较适合采用铸石。因为铸石这种材料既耐磨又耐腐蚀，而且耐酸耐碱，硬度大，易滑性好，阻力系数小。经过一段时间的使用后，各种性能反而会提高，在灰渣管路和尾矿管路上应用，它的优势非常明显，越用管道内壁越光滑，阻力越小，输送越顺畅，泵出力越小。-----铸石的特性：耐磨、耐酸耐碱、易滑性好、阻力系数小。 干粉状物料输送，80目以上细粉，可以采用铸石管输送；如果颗粒大，且有冲击，可以采用三氧化二铝陶瓷。-----三氧化二铝陶瓷：耐磨、耐中
度冲击、有一定的耐腐蚀性。 以储存为主的料仓和以输送粉料为主的漏斗等可以采用内衬铸石板来保护基础并延长它们的使用寿命。根据使用年限和具体储存量及物料的性质选用不同厚度的铸石板。目前铸石板最薄的可以做到12-14mm，是蓬莱金王近几年开发的新产品，经济实惠，使用效果很好。粮仓等输送粮食的设备可以选用蓬莱产的纯玄武岩铸石板，因为在生产过程中不添加任何小料，且采用洁净能源--天然气生产，产品绿色环保，既可以防老鼠打洞，又光滑易清理，不长青苔。 输送颗粒比较大的物料，如焦炭、煤炭、原矿石等，要选用耐冲击的耐磨材料。以冲击为主，最好选用耐磨钢；以耐磨为主冲击较少，可以选用三氧化二铝陶瓷。根据具体使用情况选用不同的厚度和品质。 在有一定温度的情况下选用耐磨材料时，三氧化二铝陶瓷、氧化锆、碳化硅、耐磨钢都可以。300度以下各种耐磨材料都可以满足使用；在300-1000度，选用三氧化二铝陶瓷即可，1000度以上可以采用碳化硅、氧化锆等。最近几年很多人钟爱碳化硅，这种材料在低温时，耐磨性能和三氧化二铝陶瓷很接近，只有在高温（超过1000度以上）下才能显示出它的优势。所以还是量才而用比较好。------碳化硅：高温耐磨且防腐，耐冲击较差，适合比较温和的物料输送。 当特别复杂的设备衬里，不能使用成型的耐磨材料时，可以选用耐磨混合料；当部分损坏、临时修补时，也可以用耐磨混合料解决燃眉之急。-----耐磨料：可以选用铸石耐磨防腐料改善烟囱和烟道内壁，物美价廉。 总之，适合自己的才是最好的。
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路 作者：佚名来源：不详发布时间：2008-11-21 23:35:38 发布人：admin 减小字体增大字体 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到100 年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。 常规刀具材料的基本性能 1) 高速钢 1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢 至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7%～1.05%。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素(如钨)的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40～60年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。 2) 陶瓷 与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10～20倍，其红硬性比硬质合金高2～6倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。 陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93～95HRC，为提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。②氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷为Si3N4+TiC+Co复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。③氮化硅—氧化铝复合陶瓷。又称为赛阿龙(Sialon)陶瓷，其化学成分为77%Si3N4+13%Al2O3，硬度可达1800HV，抗弯强度可达1.20GPa，最适合切削高温合金和铸铁。 3) 金属陶瓷 金属陶瓷与由WC构成的硬质合金不同，主要由陶瓷颗粒、TiC和TiN、粘结剂Ni、Co、M o等构成。金属陶瓷的硬度和红硬性高于硬质合金，低于陶瓷材料；其横向断裂强度大于
耐磨材料的种类 一般而论: 1．铸石：铸石衬板是以天然岩石辉绿岩或玄武岩为主料，配以少量附加料，经高温熔化、浇铸成型、结晶退火而制成的一种晶粒细微致密的非金属耐磨材料，其物理、化学性能如下： 抗弯强度 600MPA 弯曲强度 65MPA 体积密度 2.9—3.0 g/m2 磨损度 0.09 铸石衬板是一种开发比较早的耐磨材料，技术已经过时甚至可以说是市场淘汰产品了，究其原因其耐磨性能远远小于碳化硅、氧化铝、氧化锆陶瓷，另外铸石衬板易碎、耐磨层厚等因素，设备沉重及堵料等问题也困绕其长期应用。但在当今防磨材料市场中铸石衬板仍占有一席之地，这与其价格低，施工方便，以及中国不成熟的市场是分不开的。 2．高分子衬板：高分子衬板所含类别比较多，具体包括高分子聚乙烯衬板、聚安脂衬板、含油尼龙衬板、稀土尼龙衬板、A3衬板等。其物理、化学性能如下： 拉伸强度 98-107MPA 弯曲强度 152-176MPA 体积密度 1.16-1.18 g/m2 摩擦系数 0.4—0.6 高分子衬板与铸石、碳化硅、氧化铝、氧化锆陶瓷抗磨损机理不同，高分子衬板主要是利用其低摩擦系数来自润滑减少相互间摩擦阻力，所以其硬度并不高，是典型的“以柔克刚”之原理。这类材料其主要成份是有机物，所以使用温度不能超过100℃，很大范围地限制了其应用。 3．高铬铸铁：在钢铁中添加C元素，其硬度就会增加，同时加入铬元素，使其硬度增加，45#碳钢硬度约为HB200。高铬铸铁广泛应用于矿山冲击比较大、磨损比较小的部位，同时许多球磨机磨球也是用高铬铸铁制造的。其组成成分如下： 碳和铬（C为3.1-3.6%，Cr量为20-25%） 镍（其作用是增加高铬铸铁的淬透性） 钨（其作用是细化晶粒，提高硬度，增加耐磨性） 稀土复合变质剂（0.2-0.5%） 4．锰钢合金（16mn） 是在高碳高锰钢中复合添加稀土钼或钒、钛等合金材料，通过弥散处理，获得固溶强化了的奥氏体基体上弥散分布着球形第二相耐磨质点的金相组织。其生产工艺简单，成本较低，材料来源丰富。是制造冶金、矿山、建筑、建材机械设备耐磨另件不错的材料。典型应用：破碎机腭。 5．氧化铝耐磨陶瓷 耐磨陶瓷采用100目以下的AL2O3同时添加多种耐磨材料的配方，100吨压机压、或等静压制成型，经1700℃高温烧结，具有密度大、硬度高、耐磨损等特点。一般而论耐磨陶瓷的耐磨性相当于锰钢的10倍，高铬铸铁的8倍。氧化铝耐磨陶瓷材料广泛用于火电厂磨煤及除灰系统，如粗、细粉旋风分离器、一次煤粉风管、弯头、烟道、排粉机蜗壳、球磨机出口、除灰排渣系统等；钢铁烧结厂的除尘管道、混合料仓、混合圆筒等；水泥厂的选粉机、溜槽、风机等；港口码头的卸船机、装船机、料斗上等多种工业设备上。 密度≥3.6g/cm3 莫氏硬度≥9
长安大学2008－2009 学年第 2 学期试题（ A ）卷 课程名称磨损与耐磨材料考试日期2009年6月 12日共 2 题 学生姓名学院材料学院班级25020601 学号 一、填空（每题1分，共题28分） 1.固体表面的几何特性通常用（）和（）来描述。 2. 固体表面由于加工过程中的变形及局部加热，表现出不同于基体的物理机械性能，主要表现在（）、（）、（）、（）和（）等。 3. 影响滑动摩擦的主要因素有（）、（）、（）、（）和（）。 4. 摩擦后表面的白层组织是由于（）、（）和（）三种效应所致。 5.按照磨损机理磨损一般分为（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）。 6.常见的钢铁减磨材料包括（）、（）。 7.摩阻材料按结构不同可分为（）、（）、（）、（）。 二、简答题（共72分） 1.解释磨损的实质及磨损与摩擦的关系。（5） 2. 材料磨损量包括那些？解释相对耐磨性的含义；固体表面的接触面积分为哪几种？An、Ap、Ar各表示什么。（8） 3.说明粘着磨损的含义及其分类。（5） 4.说明磨料磨损的概念、分类及其磨损机理；分析影响磨料磨损的主要因素。（11） 5. 简述腐蚀磨损，疲劳磨损，微动磨损的基本特点。（6） 6. 说明影响冲蚀磨损的主要因素。（6） 7. 常见的耐磨铸铁包括哪些？说明KmTBC15rMo2Cu(15-2-1)材料的主要化学成分及各自的作用。（6） 8. 镍硬铸铁分为几类？其中镍硬4和其它的化学成分主要区别在那里？简要说明镍硬铸铁的热处理工艺。（5） 9.说明水韧处理的意义。简述高锰钢的化学成分特点及热处理规范。（5） 10. 常见的润滑原理（方式）有哪些？说出三种以上常见的固体润滑材料。（5） 11.说明减摩材料的失效方式。摩阻材料的主要功能有哪些？（5） 12. 简述陶瓷材料的基本特点。影响聚合物材料摩擦学性能的基本因素有哪些？（5）
3.3.1 概述 到目前为止，铸造生产中应用最广泛的无机化学粘结剂是钠水玻璃。 水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的通称，别名泡花碱。铸造上使用的主要是钠水玻璃（Sodium silicate, water glass），价格便宜，来源充足；其次为钾水玻璃，此外还有锂水玻璃、钾钠水玻璃、季铵盐水玻璃等。钠水玻璃的化学式为Na2O·nSiO2·nH2O。直接影响钠水玻璃的化学和物理性质以及水玻璃砂的工艺性能的几个重要参数是： 1）模数模数的大小仅表示钠水玻璃中SiO2和Na2O的物质的量比。 M=nSiO2/mNa2O=1.033W SiO2/W Na2O 式中W Sio2、W Na20——分别为硅酸钠中SiO2和Na2O的质量百分数（%）。 模数越高，作为芯（型）砂粘结剂时的硬化速度越快，但模数过高，将使芯（型）砂的保存性差，不适于造型和制芯。铸造生产中，吹CO2硬化常用模数2的钠水玻璃。水玻璃的模数可以通过加入NaOH水溶液(浓度10-20%)或NH4Cl水溶液(浓度10%)进行调整。调整计算： X NaOH=13.3W SiO2/M-12.9W Na2O(克) X NH4Cl=1.73(W Na2O-W SiO2/M) (克) 2）密度、含固量和粘度 密度低，水的质量分数高，含固量少，不宜用作型（芯）砂粘结剂；反之，密度过大，粘稠，也不便定量和不利与砂子混合。铸造上通常采用密度p为1.32～1.68／ cm3或波美度30~54的钠水玻璃。实际上，水分和含固量较之采用密度更直接反映钠水玻璃的粘结力和价值。 3.3.2 水玻璃砂造型工艺 一、CO2钠水玻璃砂 目前广泛采用的CO2钠水玻璃砂，大都由石英砂加入4.5～8.0％的钠水玻璃配制而成。对于几十吨的质量要求高的大型铸钢件砂型（芯），全部面砂或局部采用镁砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、锆砂等特种砂代替石英砂较为有利。 钠水玻璃砂可使用各种混砂机混制。混好的砂最好放在有盖的容器中，或者覆以湿的麻袋，以免砂中水分蒸发和与空气中CO2接触。 钠水玻璃砂流动性好，制芯时可用手工或靠微震紧实，也可采用吹射制芯（型）。大的砂芯为增加容让性和便于排气，砂芯内部放块度为30－40mm的焦碳块、炉渣或干砂，并在中心挖出气孔，上部通至箱口。型和芯一般要扎通气孔，使CO2气体可以通过，加速硬化。 目前应用较多的是插管发法和盖罩法（见图1），也有通过模样吹CO2硬化的方法，还开发了真空—CO2硬化和脉冲吹气硬化等方法。
国内外耐磨衬板发展现状 摘要：本文针对冶金机械中刮板机衬板，铁矿烧结机衬板，球磨机衬板，运煤系统等的磨损问题，对国内外常用各类耐磨衬板进行对比，指出各类耐磨衬板的耐磨性能，耐高温性能，抗冲击性能及经济效益的优劣，并指出其所适合的工况类别，最后展望了国内外耐磨衬板领域研究的发展趋势。 关键词：耐磨白口铸铁衬板；高锰钢衬板；磁性衬板；双金属复合耐磨板；合金衬板 耐磨衬板，是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工，用于运输和丌采设备上的耐磨部件。冶金、矿山、机械、铁路、建材、煤炭、电力、化工、农机和军工等各部门均使用大量的耐磨材料。目前，国内外广泛使用高锰钢作为设备耐磨材料的首选。然而许多研究结果表明，在弱冲击载荷作用下，高锰钢并不耐磨。因为水韧处理后的高锰钢，初始硬度低(仅HRC20左右)，在中等冲击载荷作用下不能产生足够的加工硬化，导致强度和韧性均不足。所以国内外纷纷研制新的耐磨材料取代高锰钢作为新的耐磨材料。选择适应不同情况的衬板材料可使物流顺畅，经久耐用，是实现安全、文明生产的一大课题。 1.耐磨白口铸铁衬板 耐磨白口铸铁可分为普通白口铸铁和高铬白口铸铁两个发展
阶段。是历史上主要的耐磨件。 1.1普通白口铸铁 在战国时期出土的农具文物金相组织中发现了蠕虫样石墨组织，这就是可锻铸铁，成分测定表明其为低硅高碳高锰高硫的完全白口组织[1]。普通白口铸铁合金元素含量很低，硬质点少，显微组织是P+网状渗碳体或低温莱氏体。网状渗碳体脆性大，裂纹倾向明显，极易断裂和磨损失效。但是由于它生产工艺简单，在历史上被应用了很长一段时间。一些学者对白口铸铁的微合金化做了不少研究，一定程度上改善了白口耐磨铸铁的力学性能和使用性能。白口铸铁在等温淬火热处理后得到贝氏体组织，内部的粒状的共晶碳化物可以提高冲击韧性，被用来制造小型耐磨衬板[2]。 不添加合金元素的普通白口铸铁，工程上被应用于： （1）耐磨性要求不高的抗磨铸件。 （2）可锻铸铁白口胚件。 用于抗磨铸件的化学成分特点为含碳量高、含硅量低，目的是增加渗碳体数量提高耐磨性。可锻铸铁白口胚件的成分却含硅相对偏高，含碳偏低，以加速石墨化退火过程，改善退火石墨形状。 1.2高铬铸铁 其基体组织硬度很高，在低冲击载荷下能较好地抵抗切削磨损，铁铬碳化物颗粒作为硬质相镶嵌在基体上，基体起了支撑作用并能减缓切削效果，从而使高铬铸铁具备了很好的耐磨性。其缺点是冲击韧性和抵抗裂纹扩展的能力差。当载荷增大时容易在碳化物颗粒处萌生微裂纹，有可能使工件断裂而整体失效。并且
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（~ %Mn）。 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（%）
日本高锰钢铸件标准 JIS G5131-1991 表2 日本高锰钢铸件化学成分(%) 中国标准《高锰钢铸件》GB/T5680-1998 表3 中国高锰钢化学成分(%) 超高锰钢 为保证厚大铸件的中心部位全为奥氏体，锰含量提高到18%，同时加入Cr、Mo、Ni 等元素，提高屈服强度和初始硬度，从而具有足够的韧性及优异的加工硬化能力，主要用于制作90kg以上大锤头。成分性能见表4。 表4 超高锰钢化学成分及机械性能
耐磨金属材料的最新研究现状 关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展 摘要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛重视。本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。 0 引言 随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币[1]。因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。 1国外耐磨金属材料的发展 国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。 耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用[2]。 2 我国耐磨金属材料的发展 据统计,国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损,每年可节约150亿美元。近年来,针对设备磨损的具体工况和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢
耐磨材料的现状与发展 -------------------------------------------------------------------------------- 作者：- 作者：周平安单位：中国机械工程学会磨损失效分析及抗磨技术专业委员会 1耐磨材料的发展状况 耐磨材料在建材、火力发电和冶金矿山等工业领域的整个能量和经济成本消耗中占有相当大的比重。在矿物、水泥和煤粉等原材料的生产过程中都会因机器设备和零件的磨损而必须更换。因此，系统研究和不断开发新的耐磨材料和抗磨技术具有很大的实际意义。表1列出了在建材工业中主要的消耗工序及其典型易损件。 研究降低材料消耗和提高零件使用寿命是从事设备制造、加工和现场工作人员的长期而艰巨的任务。从学科领域看，它涉及到机械可靠性设计、制造、失效分析、摩擦学、材料科学、系统工程和表面工程等许多分支。而且，很多实际问题常常需要根据设备的使用工况、零件的结构设计、材料选择和应用等问题作为一个系统工程来综合考虑。 目前，耐磨件的生产主要还是采用铸造工艺。我国铸件2003年的总产量是1 800多万吨，占世界第一，其次是美国和日本。耐磨备件总的消耗量为200万t/a占铸件总生产量9％。其中，球磨机研磨过程中的磨球和衬板消耗量分别为55％和ll％…。我国耐磨铸件生产企业的起源大多是由大型企业的专业机械厂、各行业的机械修造厂和民营铸造厂转化而来的。现今，耐磨铸件企业的数量估计有800～1 000个。其中年产万吨以上耐磨件的大、中型企业不到lO％。图1为我国耐磨铸件的类别、消耗量及所占比例。 1磨球，110万t，55％ 2衬板，22万t，11％ 3破碎机锤头等，20万t，l O％ 4铲齿，1 0万t，5％ 5履带板等，lO万t，5％ 6轧辊等，l O万t，5％ 7其它，1 8万t，9％ 人们对耐磨材料的系统研究已经有一百多年的历史。从高锰钢、合金钢、镍硬铸铁、各种白口铸铁及高铬铸铁等不同类型的耐磨材料，都经历了研究、发展以及生产工艺不断完善和发展的基本过程。国外这些研究和应用大多是在20世纪60年代以前完成的。像球磨机磨球、衬板这样一些消耗量极大的易损件，目前已经由一些跨国公司采用较为成熟的工艺和材料进行集中批量生产，他们把较多的精力放在制造工艺和设备的完善和标准化方面，采用了比较先进和现代化的生产设备和质量控制手段，产量大，生产效率高，质量比较稳定，制造成本也大大降低。例如，比利时的马格托公司(：Magotteaux Co．)目前年产35万t铬合金耐磨备件，生产总值达3．1 3亿欧元；再如美国的原GST钢铁公司(现由Smoogan’sSteel Grinding Systemstl收购)曾经年产锻钢球达60万t。这些大公司控制了国际上一些大型矿山和水泥工业备件的主要市场。