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摘要：合金磨片是造紙工業(yè)中用于纖維切斷，分離的熱磨機(jī)或盤磨機(jī)的關(guān)鍵易耗部位。高鉻耐磨鑄鋼是一種新型的合金磨片使用材料，其化學(xué)成分將直接影響磨片的耐磨性與抗腐蝕性能。本文對(duì)高鉻耐磨鑄鋼中的各合金元素進(jìn)行詳細(xì)分析并通過計(jì)算獲得最佳的化學(xué)成分配比。

關(guān)鍵詞：高鉻耐磨鑄鋼；合金元素；耐磨性；抗腐蝕性

ABSTRACT：In the paper industry，disc grinding is used to cut and separate fibers.But it is the most easy to wear.High-chromium wear-resistant cast steel is a new type of material used for processing alloy grinding.Its chemical composition will directly affect the wear resistance and corrosion resistance.In this paper，we analyze the influence of all kinds of alloy element in detail，and get the best chemical composition ratio through scientific calculation.

Key Words：High-chromium wear-resistant cast steel；Alloy element；Wear resistance；Corrosion resistance.

1引言

造紙行業(yè)中使用的合金磨片在分離纖維的同時(shí)，自身也會(huì)磨損。在整個(gè)磨片的使用周期中，更換磨片的費(fèi)用甚至超過熱磨機(jī)的購(gòu)置費(fèi)用。磨片技術(shù)特性任何微小的變化，對(duì)熱磨機(jī)的運(yùn)行都十分的敏感。目前，我國(guó)相當(dāng)部分的磨片還依賴進(jìn)口，所以提高國(guó)產(chǎn)磨片質(zhì)量，改善其耐磨性和使用壽命已成當(dāng)務(wù)之急[1]。高鉻耐磨鑄鋼磨作為一種新型的耐磨材料，是目前磨片產(chǎn)業(yè)中研究的熱點(diǎn)[2]。

2 高鉻耐磨鑄鋼磨片中各合金元素作用

2.1 碳元素的作用

碳在高鉻鑄鋼中部分溶入α-Fe中，也能與Cr，F(xiàn)e等形成M7C3，M23C6，M3C等化合物。碳化物數(shù)量，類型及其分布形態(tài)是影響耐磨性和韌性的關(guān)鍵。碳化物數(shù)量取決于碳量和鉻量，當(dāng)其含量在25～30%范圍內(nèi)時(shí)，耐磨性最好，反之則下降，所以碳含量不易過大或過小。

2.2 鉻元素的作用

鉻是強(qiáng)碳化物形成元素，是決定碳化物類型的主要元素。鉻在基體中的溶解量隨加入量的增加而增加，且當(dāng)鉻含量位于17～18%時(shí)，鑄鋼的硬度與耐磨性都較佳。隨鉻含量的增加，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms點(diǎn)上升，共晶溫度和共析溫度均提高，且它還可增加鑄

鋼的淬透性，耐熱性，提高鋼局部耐腐蝕性，比如晶間腐蝕.點(diǎn)腐蝕，縫隙腐蝕以及某種條件下的應(yīng)力性能腐蝕。

2.3 錳元素的作用

錳抑制珠光體的轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定奧氏體和碳化物。錳雖然能提高淬透性，但因其強(qiáng)烈降低馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms，穩(wěn)定奧氏體，故熱處理后奧氏體量增加，抗沖擊強(qiáng)度下降，鑄件開裂傾向增大。錳的加入還影響鉬在基體和碳化物中的分配比例。錳量增加，鉬在基體中的分配比例增大。當(dāng)合金中含有少量鉬時(shí)，加入少量的錳（Mn<1.0%）可提高淬透性，因此可用一定量的錳代替部分鉬。而過多的錳將使奧氏體穩(wěn)定，淬透性程度下降[3]。

2.4 鉬元素的作用

鉬溶于基體和碳化物中，溶于基體的鉬具有抑制珠光體形成和提高淬透性作用，它雖然抑制珠光體的形成，但不同于Cu，Ni，Mn等合金元素。鉬不能穩(wěn)定奧氏體，能提高淬透性和馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms，不影響加工硬化過程。鉬可使鑄態(tài)組織細(xì)化，奧氏體增多，鑄態(tài)硬度和韌性都提高，還可使熱處理淬透性和耐磨性都增加。

2.5 氮元素的作用

常壓下氮在液態(tài)鋼中的溶解度很低，但是少量的氮作為合金元素可以和鋼中的其它合金元素交互作用，而賦予該鋼種許多優(yōu)異性能。氮可以擴(kuò)大奧氏體組織，提高鋼的強(qiáng)度而韌性不降低，同時(shí)還能提高鋼的強(qiáng)度，增加了耐磨性[4-5]。

3 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

為了使高鉻耐磨鑄鋼磨片獲得良好的耐磨性，Cr，C，Mo，Mn含量應(yīng)相互匹配。一方面要保證形成碳化物，即Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于9 %。另一方面應(yīng)獲得良好的淬透性，得到均勻，細(xì)小的馬氏體基體組織，保持較高的強(qiáng)度和抗沖擊性能[6]。W（Cr）%一般按下式計(jì)算：

W（Cr）=1.95 % W（Cr）/ W（C）- 2.47 %

碳化物數(shù)量是提高耐磨性的一個(gè)重要參數(shù)，碳化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)K（%）與Cr，C的關(guān)系如下：

K（%）=11.3 W（C）+0.5 W（Cr）- 13.4 %

但高鉻耐磨鑄鋼中如果只有Cr和C兩種元素的話，其淬透性很差。為了提高高鉻耐磨鑄鋼的淬透性應(yīng)加入Mo元素。Mo 一部分進(jìn)入M7C3型碳化物，一部分進(jìn)入奧氏體，提高其淬透性。Mo能改善其淬透性，但對(duì)馬氏體相變穩(wěn)定點(diǎn)Ms的影響較小。所以經(jīng)常采用Mo與Cu聯(lián)合使用，淬透性提高更為明顯。但Mo與Cu的含量都不宜過高。

錳也是決定高鉻耐磨鑄鋼力學(xué)性能和耐磨性的主要成分。錳的含量通常為0.4～1.0，錳能提高鋼的耐磨性能，但如果含量過大，對(duì)力學(xué)性能不再有明顯好處，反而使導(dǎo)熱性降低，初生晶粒粗大，易產(chǎn)生裂紋，并生成錳的碳化物，給熱處理帶來(lái)困難。

釩和鈦都能細(xì)化晶粒，加入一定量可使試樣的韌性與硬度提高，同時(shí)也能提高其淬透性。

氮有擴(kuò)大奧氏體區(qū)的作用，氮使C曲線等溫轉(zhuǎn)變的孕育期延長(zhǎng)，使轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行變慢，使Ms點(diǎn)降低，對(duì)提高淬透性很有效，但氮含量越高，初生奧氏體中富集的氮越多，從而奧氏體越穩(wěn)定，硬度越低，耐磨性越低。

綜合以上對(duì)各合金元素的要求，為使高鉻耐磨鑄鋼獲的最佳的力學(xué)性能與耐磨性能，最終確定其化學(xué)成分如表1所示：

表1：高鉻耐磨鑄鋼的化學(xué)成分（%）

合金元素CCrMnMo

含量0.7～0.816～180.6～0.70.3

合金元素CuVTiN

含量0.20.20.10.1

結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)高鉻耐磨鑄鋼磨片中各種合金元素的作用進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后對(duì)每種元素含量進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合各元素間的相互影響作用，最終確定最佳的化學(xué)成分配比。利用該配比，結(jié)合適當(dāng)?shù)蔫T造、熱處理工藝，便可獲得性能最佳的高鉻耐磨鑄鋼磨片。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃均生.我國(guó)合金磨片材料的現(xiàn)狀和對(duì) 策探討[M].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)出版社；2007，01.

[2] 黃鈞聲.我國(guó)高鉻抗磨高鉻鑄鐵磨片材料的發(fā)展[J].現(xiàn)代鑄鐵，2007（1）：81284.

[3] 李玄軍，趙紅杰.合金元素在高鉻鑄鐵中的作用[J].河南冶金；1999，（2）；28-30.

[4] 李革德，楊景祥.氮在灰鑄鐵凝固過程中的作用[C].中國(guó)鑄造學(xué)會(huì)第三屆鑄鐵及熔煉學(xué)術(shù)會(huì)議論文，1987：

[5] I.C.H.Hughes.The Role of Gases in the Structure of Cast Iron[J].AFS Transactions，1969（77）：121—133.

[6] 宋延沛，王文，謝敬佩等.微量元素對(duì)高碳中錳鋼組織和沖擊磨損性能的影響]JI.礦山機(jī)械，2001，（11）：59一60.