多元低合金贝氏体铸钢的研究和应用
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后，钢 的 整 体 韧 性 开 始 回 升。 多 元 低 合
金贝氏体铸 钢 回 火 温 度 选 择 在
是较合
理的。
在
型动载冲击磨损试验机上进行了
材料磨损试验，试样尺寸
，冲
击功分别为 和 ，磨料为
的精制石
英砂，流 量
，用 相 对 耐 磨 性 "表 示 材 料
耐磨性，" 标样（正火 钢）磨损失重（ ）试样
板主要采用高锰钢制造，球磨机磨球主要使用锻钢
球和低铬铸铁球，少数使用高铬铸铁球，输送矿粉管
道主要采用普通钢管。高锰钢是一种强韧性良好，
并有优良形变硬化能力的钢种，在三向挤压状态下
高锰钢的加工硬化非常明显，表面硬度可达
。
但高锰钢用于破碎机颚板，加工硬化后， 以上
··
矿冶
的硬化层 深 度 不 足
，距 表 面
处的硬
度接近高锰钢颚板的原始硬度（见图 ）；用于球磨
机衬板，加工硬化也不明显。因此高锰钢用于制造
衬板和颚板，使用寿命短。普通锻钢球和低铬铸铁
球淬 透 性 差，磨 球 内 部 硬 度 低，耐 磨 性 低，球 耗 高。
高铬铸铁球中合金元素含量高，成本高。普通钢管
硬度低，耐磨性差，用于矿粉输送磨损快，更换频繁。
2.张西平;彭毅;肖毕林 火电厂磨煤用低铬铸铁磨球的优化生产及应用[期刊论文]-铸造技术 2003(01) 3.王仲珏 稀土高铬铸铁磨球的稳定化生产[期刊论文]-铸造设备研究 2001(03)
4.荆秀芝;陈文;杨武鸣 金属材料应用手册 1989 5.张长军 现代高锰钢 1998 6.邵荷生;张清 金属的磨料磨损与耐磨材料 1988 7.方鸿生;薄祥正;郑燕康 贝氏体组织与贝氏体钢 1998(11) 8.Sare I R;Constantine A G Development of methodologies for the evaluation of wear-resistant materials for the mineral industry 1997 9.Fernandez J E;Vijande R;Tucho R Materials selection to excavator teeth in mining industry[外文期刊 ] 2001(01) 10.Cortie M B;Mcewan J J;Enright D P Materials selection in the mining industry:Old issues and new challenges 1996(04)
磨损失重（ ），各种材料的冲击磨损结果见图 。
结果表明，在低冲击功下，高碳低合金贝氏体铸钢和
高铬铸铁具有最好的耐磨性；而在高冲击功下，低
碳低合金贝氏体铸钢具有最好的耐磨性。这是因为
材料承受冲击磨料磨损时，磨损率由两部分组成，即
，其中 为切削机制引起的磨损，
由式
知，它主要取决于材料的硬度。
而 为疲劳机制引起的磨损，
第 卷第期
矿冶
，
年月
文章编号：
（）
多元低合金贝氏体铸钢的研究和应用
王 琦 ，杜建铭
（ 中国冶金设备总公司，北京
； 香港科技大学，香港）
摘 要：以 、 、 为主要合金元素，加入少量 、 、 、 及稀土进行微合金化和变质处理，在空
冷淬火条件下，获得了综合性能优良的贝氏体组织。本文主要介绍了多元低合金空冷贝氏体铸钢的成
（! ），
低合金贝氏体铸钢的性能
低合金贝氏体铸钢的性能见表 ，表中还列出
了高 锰 钢、
锻 钢 球、低 铬 铸 铁 球、高 铬 铸 铁
球、 钢的力学性能。低碳低合金贝氏体铸钢
具有较高的韧性和适宜的硬度，用于制造球磨机衬
板和破碎机颚板是可行的；此外，它还具有较好的焊
接性能，也可用于矿粉输送管道的制造。高碳低合
研究， （ ）：
〔 〕张西平，彭毅，肖毕林 火电厂磨煤用低铬铸铁磨球的优
化生产及应用［ ］铸造技术， ，（ ）：
〔 〕刘时彦，王永祥，王道时
淬火钢球在磨机中的试
验研究与应用［ ］第二届全国耐磨材料学术会议论文
选集［ ］北京：电力机械编辑部， ：
〔 〕荆秀芝，陈文，杨武鸣 金属材料应用手册［ ］西安：陕
合金 的 化 学 成 分（质 量 分 数， ）为：
、
、
、
、
，以及适量的 、 、 、 。
淬火温度对低合金贝氏体铸钢硬度和冲击韧性
的影响见图 。温度低于
时，随着淬火温度升
高，硬度升高，之后随淬火温度升高，硬度反而下降，
但在
，低合金贝氏体铸钢具有很高的淬
硬性能。这是因为淬火温度较低时，溶于高温奥氏
体中的合金元素少，淬火组织中除了出现贝氏体、马
西科学技术出版社，
多元低合金贝氏体铸钢的研究和应用
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
王琦， 杜建铭 王琦(中国冶金设备总公司,北京100711)， 杜建铭(香港科技大学,香港)
矿冶 MINING & METALLURGY 2004,13(2) 1次
参考文献(10条) 1.刘时彦;王永祥;王道时 40Mn2淬火钢球在磨机中的试验研究与应用 1984
低合金贝氏体铸钢在矿山的应用
在实验室工作基础上，在现场进行了低碳低合
金贝氏体铸钢破碎机颚板、球磨机衬板和矿粉输送
管道以及高碳低合金贝氏体铸钢磨球的工业试验，
使用结果见表 。低合金贝氏体铸钢颚板和衬板使
用安全，使用中从未出现断裂，使用寿命比高锰钢提
高 倍以上，设备运转率提高 以上。低合金贝
氏体铸钢成本
，冲
击韧性随回火温度升高而增大。
表 " 低合金贝氏体铸钢的性能
材料 编号
材料
硬度 冲击韧性 抗拉强度 平均体积
（· ）
硬度!
低碳贝氏体铸钢
高碳贝氏体铸钢
高锰钢〔 〕
#
高铬铸铁球〔 〕
低铬铸铁球〔 〕
锻钢球〔 〕
〔〕
#
"
"
"
"
"
"
"
"
"
! 磨球平均体积硬度（ ）
（ ） 处硬度
（ ） 处硬度
中心硬度 （ ） 处硬度
钢提高
倍；用于生产球磨机磨球，磨耗比
锻钢球和低铬铸铁球低
，和高铬
铸铁球相当；用于制造矿粉输送管道，寿命比
钢提高 倍。低合金空冷贝氏体铸钢生产工艺
简单，贵重合金元素加入量少，生产成本低，应用于
矿山行业，可明显提高破磨设备运转率，降低矿粉加
工成本，具有很好的经济效益。
参考文献：
〔〕
，
，
， （ ）：
〔〕
，
氏体组织外，还有少量珠光体组织出现；淬火温度
过高，溶入高温奥氏体中的合金元素增多，奥氏体稳
定性增强，淬火组织中有部分残留奥氏体存在，因此
硬度反而下降。随着长大，冲击韧性下降。
低合金贝氏体铸钢的熔炼和热处理
" # ! 低合金贝氏体铸钢的熔炼和铸造
低合金贝氏体铸钢用 中频感应电炉熔炼。
元 ，高锰钢成本
元 ， 管道成本 元 ，高铬球成本
元，
和低铬球成本
元，
可见在矿山行业推广应用低合金贝氏体铸钢具有很
好的效果，可提高设备运转率，降低矿石破碎和研磨
以及矿粉输送成本，提高矿山行业经济效益。
表 ! 低合金贝氏体铸钢在矿山行业应用效果
原材质 新材质
破碎机颚板
动颚板磨耗
矿，
静颚板磨耗
矿
动颚板磨耗
因此，尽快研制生产工艺简便、成本低、耐磨性好的
材料，满足矿石破碎、研磨和矿粉输送的要求，是矿
山行业亟待解决的课题。
" # $ 热处理工艺研究 为了提高低合金贝氏体铸钢的机械性能和耐磨
性，需要进行热处理。我们研究了冷却方式对低合 金贝氏体铸钢组织与性能的影响，见图 。低合金 贝氏体铸钢因含有较多提高淬透性元素，具有良好 的淬透性，在空冷条件下可以淬硬。
矿，
静颚板磨耗
矿
球磨机衬板 高锰钢衬板寿命
个月 寿命大于 个月
输送管道 使用 个月后， 磨损 使用 个月后， 仅磨损
磨耗
磨球
锻钢球磨耗
矿，低铬球
矿，高铬球磨耗
矿
磨耗：
矿
结论
：
［］
（ ）以 、 、 为主要合金元素，加入适量
、 、 、 、稀土的多元低合金铸钢，空冷后可获
得以贝氏体为主的组织，具有硬度和韧性高、耐磨性
图 $ 低合金贝氏体铸钢端淬曲线
图 ! 高锰钢颚板使用后表层硬度分布
合金成分设计
合金成分的设计原则是保证合金有较高的硬度
和韧性，使金属基体组织以贝氏体为主。贝氏体组
织的内应力一般低于马氏体组织。在外加负荷和相
对运动的磨粒磨损过程中，组织中残余内应力越大，
裂纹越易扩展，促使磨损加速。因此在硬度相当时， 贝氏体组织耐磨性优于马氏体组织〔 〕。
时，钢 中 !碳 化 物
含量逐渐减少，而残留奥氏体逐渐分解，同时析出与
基体非共格的脆性渗碳体，导致钢的冲击韧性值降
低。随后，大量渗碳体从贝氏体 马氏体复相组织中
析出，明显降低贝氏体 马氏体含碳量，虽然渗碳体
的含量也进一步增加，但是此时钢中贝氏体 马氏体
的含碳量较低，基体具有很高的韧性，因此回火温度
高于
（ ）：
〔〕
，
，
，
［］ ， ，
［］ ， ，
：
〔 〕方鸿生，薄祥正，郑燕康，等 贝氏体组织与贝氏体钢［ ］
