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碳化铬复合耐磨钢板是在普通钢板(Q235(A3)或耐热钢板(15CrMo、12Cr1MoV等)、不锈钢板上堆焊耐形成以体积分数达到50%以上Cr7C3碳化物为主耐磨层。它具有高耐磨性、耐冲击、可变形和可焊接等性能特性,可像钢板一样直接进行卷板变形、切割和打孔等工艺过程,加工成耐磨部件。 碳化铬复合耐磨钢板的表面钻孔
与众多耐磨材料相比,耐磨复合钢板有其的显著特点:
1、高耐磨性
合金层的化学成分中碳含量达4~5%,铬含量高达25~30%,其金相组织中Cr7C3碳化物的体积分数达到50%以上,宏观硬度为HRC56~62,碳化铬的硬度为HV1400~1800,沙石中石英的硬度HV800~1200。由于碳化物成于磨损方向相垂直分布,即使与同成分和硬度的铸造合金相比较,耐磨性能提高一倍以上。与几种典型的材料耐磨性对比如下:
(1)与低碳钢;20~25:1
(2)与高锰钢;5~10:1
(3)与工具钢;5~10:1
(4)与铸态高铬铸铁;1.5~2.5:1
2、良好的耐冲击性
碳化铬的底层为低碳钢或低合金。不锈钢等韧性材料,体现双金属的性,耐磨层抵抗磨损介质的磨损,基板承受介质的载荷,因此有良好的耐冲击性。可以承受物料输送系统中承受高落差料斗等冲击和磨损。
3、较好的耐热性
耐磨层推荐使用在≤600℃工况下使用,若在合金层中加入钒,钼等合金,可以承受≤800℃的高温磨损。
推荐使用温度如下:
普通碳钢基板推荐不480℃工况使用;
低合金耐热钢基板(15CrMo,12Cr1MoV等)基板推荐不540℃工况使用;
耐热不锈钢基板推荐在不800℃工况使用。
4、较好的耐腐蚀性
碳化铬复合耐磨钢板的合金层中含有高百分比的金属铬,故具有一定防锈和耐腐蚀能力。用于落煤筒和漏斗等场合可以做到防止粘煤。
5、适用性强
碳化铬复合耐磨钢板规格全,品种多,已成商品系列化。耐磨合金层的厚度在3~20mm。复合钢板的厚度薄为6mm,厚度不限。目前,标准耐磨复合钢板可提供3400或3000×1400mm,也可根据用户需求,按图纸尺寸定做加工。耐磨复合钢板现分为普通型、耐冲击型和高温型三种,定购高温耐磨和耐冲击型复合钢板要说明。
6、方便的加工性能
碳化铬复合耐磨钢板可以经过切割,打孔,卷板弯曲和焊接等工艺过程,制成各种形状的平板,弧板,锥板,圆筒等。切割好的复合板可以拼焊成各种工程结构件或零部件。也可以用螺栓或焊接固定在设备上,更换维修方便。
7、高的价格性能比
碳化铬复合耐磨钢板具有很高的性能价格比。与普通钢板相比,使用寿命可以提高十倍以上,使得维修费用和停机损失大为降低,因此其性能价格比是普通材料的2~4倍。
长期以来,钢中氢、氧、氮被人们认为是有害的气体。但是,目前所知,在碳化铬复合耐磨钢板中氢、氧有害、但氮在一些钢板中的有益作用则远远大于它的不利影响。
(1)氢氢在钢板中有几个和十几个ppm(10-6)的固溶度,而且在奥氏体钢中的固溶度要大于在铁素体钢中的。当氢超过钢中固溶度时,钢在凝固过程中会有气泡形成。严重时,会引起钢锭上涨时或连铸坯中产生气泡,较轻时氢致细小气泡会在热加工过程中延伸而形成裂纹。此时进行塔形发纹检查,常常会因发纹不合格而判废。即使钢中仅残留少量、微细的发纹,也会引起钢板的塑、韧性下降,而钢的耐疲劳性能降低尤为明显。这与发纹在交变应力作用下成为了疲劳源有关。为使连铸板坯不产生氢致气泡,有的生产厂提出铁素体铬钢板[H]610-6,铬镍奥氏体钢[H]1010-6。但有的厂家提出,在钢板小方坯连铸中,希望钢中[H]210-6或310-6。研究氢在1Cr18Ni9Ti钢板的分布表明,氢在晶界处的浓度要比晶内高3-4cm3/100g。氢在钢内的不均匀分布,使钢晶界的塑性特征值比晶内相应的特征值低20%-25%。氢对Fe-Cr合金电位影响的研究表明,钢中含氢后,Fe-Cr的电位下降,说明合金的耐腐蚀能力降低。试验和曲线表明:在介质中有微量H2S存在的条件下,传统钢板易产生氢脆(SCC);而超级钢板只能在含有低量H2S的油气井条件下使用。氢还可引起钢板的组织结构产生变化。
(2)氧目前钢板的冶炼与氧密切相关。氧化期是通过氧的作用把炉料中残存的和过多的元素去掉;还原和精炼过程则是将阶段氧化了的有用的金属元素(例如铁、铬等)还原到钢中,再将钢中氧尽量去除;残余氧在钢中是有害的,而且主要是通过氧化物夹杂的形式而表现出来。在正确的脱氧条件下,钢板中的氧含量应0.03%;对钢的纯净度要求高的钢板,钢中氧量越低越好,例如2010-6或4010-6。
(3)氮一般认为,氮可促进钝化膜中铬的富集,提高钢的钝化能力;氮可形成NH3和NH4+使微区溶液的PH值提高;富铬的氮化物在金属与钝化膜的界面处形成,进一步强化了钝化膜的稳定性。
耐磨钢板的淬火、回火工艺特殊、复杂而且十分重要,予以重视,严格控制.具体要点如下:
1、淬火加热温度较高。为了的热硬性,淬火加热时应有足量的合金元素(如W、M0、V)溶入奥氏体,才能在淬火、回火后析出较多的弥散分布的合金碳化物,产生明显的二次硬化效果。耐磨钢板中的W、Mo、V等元素的碳化物稳定性较高,只有在加热温度超过1160℃时才能较多地溶入奥氏体。
2、钢板属高碳高合金工具钢,塑性及导热性差,并且淬火加热温度高,因此淬火加热前预热。一般刀具可用一次中温(800一850℃)预热;大型或形状复杂的刀具,用中、低温(500一550℃)两次预热。预热可减少温差和热应力,预防变形和开裂。
3、多采用盐浴分级淬火,以避免淬火变形和开裂。有时为进一步减小淬火变形、提高韧性,也采用多次分级或分级淬火后再在240一280℃进行贝氏体等温淬火。
4、淬火后采用多次高温回火。一般在560℃左右回火(对耐磨钢板而言仍属低温回火),且重复三次。其原因是:耐磨钢板淬火后残余奥氏体量达20%一25%,需要在560℃回火三次才能逐步减少残余奥氏体到合适量;此外,经550一570℃回火后,因产生二次硬化而使硬度和强度高,塑性和韧性也有较大的改善。
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