一、任務來源
根據(jù)全國鋼標準化技術委員會[2008]01號“關于下達全國鋼標委2008年第一批國家標準制修訂項目計劃的通知”,由冶金信息標準研究院共同起草制定《工程機械用高強度耐磨鋼板》國家標準,項目編號為“20077255-T-65”。
標準編制工作計劃
⑴2008年初結合產品開發(fā)進行了起草標準的數(shù)據(jù)收集、情況調研、問題分析等準備工作,至年底前,形成國家標準(草案)。
⑵2008年5月份:發(fā)出了標準征求意見稿——征求上級標準主管部門、生產和顧客行業(yè)代表企業(yè)及研究院所意見,根據(jù)反饋意見的匯總處理結果,確定征求意見(二稿)或(討論稿)。
⑶2008年8月份:針對國家標準征求意見(二稿)的反饋意見,進行必要的修改工作,形成國內外同類產品標準水平對比分析和意見匯總處理表,必要的數(shù)據(jù)分析等。
⑷2008年9~10月份:召開標準討論會議。
⑸2008年四季度:根據(jù)預審會意見,修改、形成國家標準審定稿,并協(xié)調召開標準審定會議。根據(jù)審定會議意見,完成GBXXXX-200×《工程機械用高強度耐磨鋼板》國家標準報批稿。
二、制定標準的目的
耐磨鋼板廣泛應用于工作條件特別惡劣,要求高強度,高耐磨性能的工程、采礦、建筑、農業(yè)、水泥生產、港口、電力以及冶金等機械產品上。如推土機,裝載機,挖掘機,自卸車及各種礦山機械、抓斗、堆取料機、輸料彎曲結構等。多年來一直困擾著工業(yè)界人士的一個重大問題就是磨損,尤其是接觸巖石、礦料等受磨擦、撞擊、沖刷的結構。據(jù)統(tǒng)計,工業(yè)發(fā)達的國家,機械裝備及其零件的磨損所造成的經濟損失占國民經濟總產值4%左右。因此,解決磨損和延長機械設備及其部件的使用壽命成為工業(yè)界人士在設計、制造和使用各種機械設備所需要考慮的首要問題。從國民經濟的角度考慮,研制工程機械用高強度耐磨鋼是非常必要的,在國外已有企業(yè)進行生產高強度耐磨鋼并應用,如日本住友公司、JFE、瑞典SSAB和SWEBOR,德國蒂森克盧伯,MITTAL等已生產出耐磨壽命比普通鋼高出4倍左右的耐磨鋼材。國內多數(shù)使用NM360~400,國際上NM400~550,年消耗在30~60萬噸。
根據(jù)國內外高強度耐磨鋼發(fā)展情況看,高強度耐磨鋼標準應成為一個較為完整的通用化、系列化的標準體系。從我國目前現(xiàn)有的高強度耐磨鋼技術現(xiàn)狀來看,全部為產品技術協(xié)議,而且數(shù)量太少。雖然在部分企業(yè)形成了系列化并且正朝著通用化的方向發(fā)展,但從整個高強度耐磨鋼體系來看還很不完善,特別缺少通用標準。由于管理體制和運行機制等方面的原因,企業(yè)材料研制工作與標準化工作脫節(jié),造成納標滯后。這對于高強度耐磨鋼規(guī)范生產、推廣使用極為不利。因為設計者認為沒上標準的材料,是不成熟的,選材就有一定風險,一般不會選用,這嚴重影響了新材料的推廣使用。高強度耐磨鋼標準應形成一個具有我國特色的統(tǒng)一體系,對今后高強度耐磨鋼標準的完善,推動高強度耐磨鋼的研制、應用會起到關鍵作用。因此按照國家推薦標準體系編制的要求,編制一個既能充分反映我國高強度耐磨鋼發(fā)展水平和需求,又先進科學、實用合理的標準體系,為今后高強度耐磨鋼標準修訂完善奠定的良好基礎,將有利于高強度耐磨鋼規(guī)范生產及推廣使用。
耐磨鋼板標準是使用NM360~400,國際上NM400~550,常用的耐磨鋼板是在韌性、塑性較好的普通低碳鋼或者低合金鋼表面通過堆焊方法復合一定厚度的硬度較高、耐磨性優(yōu)良的合金耐磨層而制成的板材產品。另外,還有鑄造耐磨鋼板和合金淬火耐磨鋼板。
耐磨鋼板由低碳鋼板和合金耐磨層兩部分組成,合金耐磨層一般為總厚度的1/3~1/2。工作時由基體提供抵抗外力的強度、韌性和塑性等綜合性能,由合金耐磨層提供滿足指定工況需求的耐磨性能。 耐磨鋼板合金耐磨層和基板之間是冶金結合。通過專用設備,采用自動焊接工藝,將高硬度自保護合金焊絲均勻地焊接在基板上,復合層數(shù)一層至兩層以至多層,復合過程中由于合金收縮比不同,出現(xiàn)均勻橫向裂紋,這是耐磨鋼板的顯著特點。
合金耐磨層主要以鉻合金為主,同時還添加錳、鉬、鈮、鎳等其它合金成份,金相組織中碳化物呈纖維狀分布,纖維方向與表面垂直。碳化物顯微硬度可以達到HV1700-2000以上,表面硬度可達到HRC58-62。合金碳化物在高溫下有很強的穩(wěn)定性,保持較高的硬度,同時還具有很好的抗氧化性能,在500℃以內完全正常使用。
1、優(yōu)秀的耐磨性
合金耐磨層的化學成分中碳含量達4~5%,鉻含量高達25~30%,其金相組織中Cr7C3碳化物的體積分數(shù)達到50%以上,宏觀硬度為HRC56~62,碳化鉻的硬度為HV1400~1800。由于碳化物成于磨損方向相垂直分布,即使與同成分和硬度的鑄造合金相比較,耐磨性能提高一倍以上。與幾種典型的材料耐磨性對比如下:
(1)與低碳鋼;20~25:1
(2)與鑄態(tài)高鉻鑄鐵;1.5~2.5:1
2、良好的耐沖擊性:
耐磨復合鋼板的基板為低碳鋼或低合金。不銹鋼等韌性材料,體現(xiàn)雙金屬的優(yōu)越性,耐磨層抵抗磨損介質的磨損,基板承受介質的載荷,因此有良好的耐沖擊性。可以承受物料輸送系統(tǒng)中承受高落差料斗等沖擊和磨損。
3、較好的耐熱性:
合金耐磨層推薦使用在≤600℃工況下使用,若在合金耐磨層中加入釩,鉬等合金,可以承受≤800℃的高溫磨損。
推薦使用溫度如下:
普通碳鋼基板推薦不高于380℃工況使用;
低合金耐熱鋼板(15CrMo,12Cr1MOV等)基板推薦不高于540℃工況使用;
耐熱不銹鋼基板推薦在不高于800℃工況使用。
4、好的耐腐蝕性
耐磨復合鋼板的合金層中含有高百分比的金屬鉻,故具有一定防銹和耐腐蝕能力。用于落煤筒和漏斗等場合可以做到防止粘煤。
5、品種規(guī)格齊全
耐磨鋼板規(guī)格全,品種多,已成商品系列化。耐磨合金層的厚度在3~20mm。復合鋼板的厚度最薄為6mm,厚度不限。目前,標準耐磨鋼板可提供1200或3800×12000mm,也可根據(jù)用戶需求,按圖紙尺寸定做加工。耐磨鋼板現(xiàn)分為普通型、耐沖擊型和高溫型三種,定購高溫耐磨和耐沖擊型復合鋼板要說明。
6、方便的加工性能
耐磨鋼板可以切割,彎曲或卷曲、焊接和打孔,它可以加工成普通鋼板可以加工的各種部件。切割好的耐磨鋼板可以拼焊成各種工程結構件或零部