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摘要：研制了1种ZGMn8Cr2TiRE强韧性耐磨钢。作法是对传统的中锰钢进行合金化、孕育变质处理以及优化热处理工艺，获得在奥氏体基体上弥散均布碳化物金相组织。在典型的冲击磨损工况下，其使用寿命是高锰钢的1.5倍，且成本较低。
关键词：耐磨钢；合金化；孕育处理
中图分类号：TG269 文献标识码：B
文章编号：1000-8365(2000)02-0034-01
Investigation and Application of Strength toughness Wear-resistance Steel ZGMn8Cr2TiRE
SHAO Zi-ping
(Qingdao Sihai Electric Casting Plant，Qingdao 266500，China)
1 研制条件及主要设备
熔炼设备为GW-0.5碱性中频感应电炉。
采用钛铁、稀土对钢液进行孕育变质处理。
出炉温度为1 480 ℃～1 500 ℃，浇注温度为1 430 ℃～1 450 ℃。
化学分析设备用SPECTROCAST直读光谱仪。
样品与试块的制作采用CO2硬化水玻璃石英砂造型。涂料为镁砂粉醇基涂料，样品为F M141-2、3风扇磨冲击板，Z1414波浪形衬板， 马鞍型试块等各10件。样品与试块的热处理设备采用箱式电阻炉Rt2-180-9。
2 化学成分如下
1.12% C； 0.68% Si； 7.50%Mn； 0.08% P；0.03% S； 2.10% Cr； 0.13% Ti。
3 热处理工艺，见图1。
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图1 热处理工艺曲线
4 物理测试及金相分析
主要检测设备：XJG-05显微镜、HB3000型布氏硬度计、HLN-11C硬度计、 HBX-0.5型布氏硬度计、JB-300冲击试验机、WE-300拉伸试验机。表1为ZGMn8Cr2TiRE钢的机械性能。
表1 为ZGMn8Cr2TiRE钢的机械性能
| 材料名称 |
热处理工艺 |
冲击值
aK/(J.cm-2) |
抗拉强度
σb/ MPa |
硬度
HB |
伸长率
δ/% |
| ZGMn8Cr2Ti |
“球化”水韧处理 |
91 |
821 |
218 |
22 |
| ZGMn8Cr2Ti |
普通水韧 |
93 |
760 |
217 |
21 |
| ZGMn8Cr2Ti |
弥散处理 |
46 |
782 |
220 |
16 |
| ZGMn13 |
固溶+沉淀 |
84 |
624 |
183 |
24 |
| ZGMn13CrMoVTi |
固溶+沉淀 |
78 |
691 |
200 |
21 |
| 注：以上数据为3个样的平均值
金相组织分析，见图2。 |
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“球化”水韧处理组织 ×400 普通水韧处理 ×400 弥散水韧处理 ×400
注：以上3个图样均为苦味酸+4%硝酸酒精腐蚀
图2 金相组织分析
5 装机运行试验
为了更确切地测试出耐磨性和强韧性数据，在试验室中进行滚筒及流砂磨损试验基础上 ，又在电力和矿山磨机中进行了实际装机运行对比试验。
以下为装在同一磨机中，累计运行1000 h后的测试结果，见表2。
表2 对比试验测试结果
| 项目 |
ZGMn8Cr2Ti |
ZGMn13 |
ZG Mn13CrMoVTi |
| 原质量/kg |
97.3 |
95 |
97 |
| 残体质量/kg |
67.2 |
46 |
65 |
| 失重率/% |
31 |
51 |
33 |
| 残体表层 |
|
|
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| 硬度(HRC) |
48 |
43 |
46 |
| 在2.5 m的铁矿自磨机上，将ZGMn8Cr2Ti、ZGMn13各3件衬板装在同一机上，进行生 产验证，累计运行306 d，因ZGMn13衬板变形、断裂而被迫停机。运行结果，见表3。
表3 运行对比结果 |
| 项目 |
ZGMn8Cr2Ti |
ZGMn13 |
ZGMn13CrMoVTi |
| 残体硬度/HB |
51 |
47 |
52 |
| 失重率/% |
40 |
56 |
40 |
| 变形弯曲度/mm) |
3 |
12 |
9 |
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通过以上2种工况服役后的样品测试结果表明：
(1)在典型的磨料冲蚀磨损工况下，ZGMn8Cr2Ti 与ZGMn13CrMoVTi的耐磨性相当， 但比ZGMn13耐磨性提高到1.5倍。从成本比较，ZGMn13CrMoVTi的 成本高于ZGMn8 Cr2Ti。
(2)在典型的冲击磨损中，ZGMn8Cr2Ti耐磨性比ZGMn13CrMoVTi、ZGMn13 提高幅度虽然不大，但强度高，变形小，使用寿命比后者长。
6 经济效益分析
经过实际的装机运行情况分析：变质中锰合金钢经过“球化”水韧处理后，具有高的强韧 性，解决了大型磨机衬板因变形，断裂而过早失效的难题，也解决了大冲蚀磨损下服役的冲 击板，护板因不能充分加工硬化，耐磨性不高的难题。寿命高于高锰钢，而且ZGMn8Cr2 Ti生产成本低，晶粒的细化减少了裂纹的敏感性。是1种更强韧较耐磨的材料，对生产 制造和使用具有良好的经济效益。 | | 
