国内外耐磨衬板组织和性能的研究

论文摘要

耐磨衬板广泛应用于矿山、机械、煤炭、电力等行业,是重要的耐磨件。因其受煤块、物料等的冲击和磨粒磨损,每年衬板消耗量很大。而原有的高锰钢耐磨材料已不能满足工况要求,本课题在分析对比国内外现有工况条件下使用的耐磨衬板在成分、组织等方面的差异基础上,自行设计开发了针对冲击工况的低合金耐磨衬板。通过合理设计成分及热处理工艺,得到显微组织为下贝氏体及马氏体,强韧性配合较优良的低合金耐磨衬板,以期取得良好的社会效益和经济效益。本课题采用金相组织观察、SEM、XRD、电子探针等分析测试手段分析对比国内外及自制共8种耐磨衬板在成分和组织上的不同。并通过显微硬度计FM-700/SVDM42和MLS-225型湿砂橡胶轮式磨损试验机进行了硬度和耐磨性的性能测试实验,对比了各衬板的耐磨性能,分析探讨了磨粒磨损的机理,并对材料的磨粒磨损磨损量进行了理论上的估算。研究结果表明：国产耐磨衬板主要为高合金堆焊材料,经检测其硬度值很高,但组织不均匀,影响了其耐磨性的提高,实际应用证明其并不适用于冲击磨损工况。国外耐磨衬板则为低合金整板,其硬度值低于国内衬板,也有HV600左右,主要组织为马氏体基体+贝氏体,组织及硬度分布均匀。在实际工况应用中发现,国外衬板耐冲击磨损性能良好,使用寿命更长且其生产成本更低。对比反思国内外衬板不同的设计理念及其工况使用状况,本课题自行设计了一种新型耐磨衬板。首先进行成分的设计和制定较优的热处理工艺,选用较低含量的铬、锰、硅等合金成分,经过熔炼得到铸钢件,采用等温淬火+淬火双液淬火热处理工艺,并进行一次低温回火细化组织、消除残余应力,最终得到低合金贝氏体-马氏体（B/M）耐磨钢板。经组织和性能测试知,其组织为下贝氏体+马氏体并有少量的残余奥氏体,组织较致密均匀,强韧性配合优良；测试其硬度平均值为HRV650,硬度分布均匀,夹杂物较少。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 课题的研究价值
• 1.3 课题的研究内容
• 2 文献综述
• 2.1 耐磨衬板
• 2.2 国内外耐磨衬板历史及现状
• 2.3 贝氏体耐磨钢
• 2.4 衬板磨损机理
• 3 耐磨衬板设计方案
• 3.1 设计思路及原则
• 3.2 元素设计
• 3.3 热处理设计
• 3.4 技术路线
• 4 试验方法与设备
• 4.1 合金熔炼及浇铸
• 4.2 金相分析实验
• 4.3 扫描电子显微实验
• 4.4 显微硬度的测定
• 4.5 XRD分析实验
• 4.6 电子探针分析
• 5 实验数据及分析
• 5.1 国内衬板#1分析
• 5.2 国内衬板#2分析
• 5.3 国内衬板#3分析
• 5.4 国内衬板#4分析
• 5.5 国外衬板#5分析
• 5.6 国外衬板#6及#7分析
• 5.7 自制耐磨衬板
• 5.8 小结
• 6 耐磨衬板性能分析
• 6.1 显微硬度分析
• 6.2 磨损结果与分析
• 7 结论
• 8 创新点和进一步工作
• 8.1 创新点
• 8.2 进一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文