耐磨鑄鋼的發展簡史

耐(nai)磨(mo)鑄鋼(gang)(gang)(gang)是廣泛用(yong)于各種磨(mo)損(sun)工(gong)況的(de)一類合金鋼(gang)(gang)(gang),耐(nai)磨(mo)鋼(gang)(gang)(gang)100余年來新的(de)耐(nai)磨(mo)鑄鋼(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)種層出不窮,其(qi)冶煉、鑄造、熱處理和(he)機(ji)加工(gong)工(gong)藝不斷改(gai)進,耐(nai)磨(mo)鑄鋼(gang)(gang)(gang)的(de)綜合力學(xue)性能、耐(nai)磨(mo)性能和(he)使(shi)用(yong)壽命逐步提高,其(qi)應用(yong)領域(yu)日漸擴大。當(dang)我(wo)們(men)回顧(gu)耐(nai)磨(mo)鑄鋼(gang)(gang)(gang)的(de)歷史,我(wo)們(men)會為同(tong)行前(qian)輩(bei)們(men)的(de)豐(feng)功(gong)偉績而驕傲,當(dang)我(wo)們(men)認識耐(nai)磨(mo)鑄鋼(gang)(gang)(gang)的(de)現狀,我(wo)們(men)將從(cong)中(zhong)獲(huo)得啟迪,找尋不足,明確本行業的(de)希望和(he)未來的(de)發展方(fang)向(xiang)。

了解耐磨(mo)鑄(zhu)鋼的歷史發(fa)展,應從(cong)合金(jin)鋼的發(fa)展說起。

偉大的(de)(de)(de)發明(ming)家Faraday不僅在(zai)(zai)電磁(ci)感(gan)應及電化學方面為(wei)(wei)世界的(de)(de)(de)現代文明(ming)作(zuo)(zuo)(zuo)出(chu)了(le)重要的(de)(de)(de)貢獻,他還是(shi)一位偉大的(de)(de)(de)冶金(jin)學家,他被稱為(wei)(wei)發展合(he)(he)金(jin)鋼(gang)的(de)(de)(de)先驅〔1-310 Faraday在(zai)(zai)英國皇家學院工作(zuo)(zuo)(zuo)期(qi)間(jian),與Stodart一起在(zai)(zai)1820年發表(biao)了(le)論文“改善(shan)鋼(gang)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)試(shi)驗(yan)”,在(zai)(zai)1822年發表(biao)了(le)論文“論鋼(gang)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)”。這兩篇(pian)關于合(he)(he)金(jin)鋼(gang)的(de)(de)(de)論文后(hou)來被世人(ren)稱為(wei)(wei)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)歷(li)史初期(qi)的(de)(de)(de)重要貢獻。Faraday在(zai)(zai)1820--1822年間(jian)試(shi)驗(yan)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)了(le)加(jia)人(ren)銅、鎳、鉻(ge)及貴(gui)金(jin)屬元素的(de)(de)(de)鋼(gang),這一研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)雖然在(zai)(zai)當時沒(mei)有(you)產(chan)生什么直接意義(yi)的(de)(de)(de)結(jie)果,但其系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)對后(hou)來的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)發展具(ju)有(you)啟發性并(bing)有(you)著深遠(yuan)的(de)(de)(de)意義(yi)[[3]。后(hou)來人(ren)們逐漸(jian)認識(shi)到Faraday的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo)在(zai)(zai)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)發展史上的(de)(de)(de)重要地位,因而推(tui)崇他為(wei)(wei)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)研(yan)(yan)發的(de)(de)(de)先驅。

第二位代表(biao)人物是(shi)Mushet,他在(zai)(zai)1868年研(yan)發出高(gao)(gao)鎢(wu)自(zi)淬工具(ju)(ju)鋼(gang)即Mushet 特殊鋼(gang),其特點是(shi)不需要淬火(huo)而具(ju)(ju)有高(gao)(gao)的(de)硬(ying)度,用該鋼(gang)制(zhi)造的(de)刀具(ju)(ju)車削速(su)(su)度和使用壽(shou)命(ming)均比碳(tan)素(su)鋼(gang)刀具(ju)(ju)高(gao)(gao)很(hen)多。在(zai)(zai)此基礎上高(gao)(gao)碳(tan)合金(jin)工具(ju)(ju)鋼(gang)得到發展,經過后人們不斷改進,在(zai)(zai)1906年研(yan)發出今(jin)天(tian)仍在(zai)(zai)使用的(de)W18Cr4V型高(gao)(gao)速(su)(su)鋼(gang)[131,

Faraday和Mushet被(bei)后人(ren)公認(ren)在(zai)(zai)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)方面做(zuo)了(le)(le)一些開創性的(de)試驗研究工作,但這只能(neng)(neng)(neng)說是(shi)(shi)(shi)現代(dai)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)前(qian)奏[[3),而(er)英國人(ren)Hadfield才(cai)是(shi)(shi)(shi)現代(dai)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)奠基人(ren)。Hadfield在(zai)(zai)1882年(nian)9月發明(ming)(ming)(ming)了(le)(le)耐(nai)磨(mo)(mo)高(gao)(gao)(gao)錳(meng)(meng)鋼(gang)(gang)(又(you)稱(cheng)Hadf ield高(gao)(gao)(gao)錳(meng)(meng)鋼(gang)(gang)),在(zai)(zai) 1884年(nian)又(you)發明(ming)(ming)(ming)了(le)(le)制造硅鋼(gang)(gang)片的(de)硅鋼(gang)(gang),這兩種有特殊性能(neng)(neng)(neng)的(de)新(xin)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)的(de)出現,為世界進人(ren)現代(dai)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)時代(dai)揭開了(le)(le)序幕。Hadfield堪稱(cheng)是(shi)(shi)(shi)偉大(da)的(de)發明(ming)(ming)(ming)家,他在(zai)(zai)1882 年(nian)研制的(de)耐(nai)磨(mo)(mo)高(gao)(gao)(gao)錳(meng)(meng)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)主(zhu)要成分是(shi)(shi)(shi)二(C) = 1.35%,二(Si)=0.69%, w(Mn)= 12.76%,其主(zhu)要特點是(shi)(shi)(shi)有很(hen)好的(de)韌性而(er)且越(yue)磨(mo)(mo)越(yue)硬。1892年(nian)高(gao)(gao)(gao)錳(meng)(meng)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)首(shou)次被(bei)工業應(ying)用,在(zai)(zai)電車軌(gui)道(dao)的(de)道(dao)岔上試用成功,之后100余(yu)年(nian)耐(nai)磨(mo)(mo)高(gao)(gao)(gao)錳(meng)(meng)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)得到(dao)了(le)(le)廣泛的(de)應(ying)用,至今(jin)仍在(zai)(zai)許多大(da)沖擊強磨(mo)(mo)損(sun)工況(kuang)應(ying)用而(er)不能(neng)(neng)(neng)被(bei)替代(dai),如用做(zuo)圓(yuan)錐式破(po)碎(sui)(sui)機軋(ya)臼(jiu)壁和破(po)碎(sui)(sui)壁,大(da)型領(ling)式破(po)碎(sui)(sui)機領(ling)板(ban)等(deng),而(er)且百年(nian)前(qian)的(de)成分與今(jin)相仿(fang),不能(neng)(neng)(neng)不說是(shi)(shi)(shi)合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)史(shi)上的(de)奇跡。由于Hadf ield鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)(shi)耐(nai)磨(mo)(mo)高(gao)(gao)(gao)錳(meng)(meng)鑄(zhu)鋼(gang)(gang),因而(er)Hadf ield也(ye)是(shi)(shi)(shi)現代(dai)耐(nai)磨(mo)(mo)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)莫基人(ren)。真正的(de)現代(dai)耐(nai)磨(mo)(mo)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)發展始于1882年(nian)。

中、高碳低合金(jin)和中合金(jin)耐(nai)磨鑄(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)發展則是(shi)(shi)與合金(jin)結構(gou)(gou)鋼(gang)(gang)的(de)發展相伴的(de)。中碳合金(jin)結構(gou)(gou)鋼(gang)(gang)的(de)出現是(shi)(shi)從19世紀(ji)末鎳(nie)鋼(gang)(gang)的(de)研制(zhi)開(kai)始的(de),1878--1888年間,法(fa)國的(de)冶金(jin)學家冶煉出鎳(nie)合金(jin)鋼(gang)(gang),此后(hou)各種中碳合金(jin)結構(gou)(gou)鋼(gang)(gang)相繼出現。20世紀(ji)初典型(xing)的(de)4340 (4ONiCrMo)合金(jin)鋼(gang)(gang)(w(C)=0.4%, w(Ni)=1.65%一2.00%, 二(Cr) = 0.70%一0.90%,二(Mo) = 0.20%一0.30%)即開(kai)始應用直到現在(zai)。

中(zhong)、低(di)合(he)(he)金耐(nai)磨鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)發展借鑒了合(he)(he)金結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)的(de)化學成(cheng)分,但(dan)在制備工藝(yi)方面(mian)有(you)較(jiao)多(duo)(duo)的(de)改進(jin),特別是(shi)熱處理(li)(li)工藝(yi)與合(he)(he)金結(jie)(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)有(you)較(jiao)大(da)的(de)不同,大(da)多(duo)(duo)采用淬火(huo)(huo)后低(di)溫回(hui)火(huo)(huo)的(de)熱處理(li)(li)工藝(yi),以(yi)(yi)獲得高(gao)強(qiang)度、高(gao)硬(ying)度和一(yi)定韌性的(de)配合(he)(he),以(yi)(yi)滿足耐(nai)磨損(sun)(sun)的(de)要求(qiu)。中(zhong)、低(di)合(he)(he)金耐(nai)磨鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)發展還(huan)有(you)一(yi)個(ge)顯著的(de)特點(dian),那就是(shi)在許(xu)多(duo)(duo)磨損(sun)(sun)工況特別是(shi)中(zhong)低(di)沖擊(ji)或無沖擊(ji)的(de)磨損(sun)(sun)工況逐漸替代(dai)了高(gao)錳鋼(gang)(gang)(gang)并表(biao)現出卓越的(de)性能價格比(bi),這也是(shi)中(zhong)低(di)合(he)(he)金耐(nai)磨鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)得以(yi)(yi)廣泛應(ying)用的(de)重要原因。以(yi)(yi)水(shui)泥廠球磨機耐(nai)磨襯板為(wei)例,20世紀60年代(dai)及其(qi)之前絕(jue)大(da)多(duo)(duo)數(shu)襯板采用高(gao)錳鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang),進(jin)人(ren)70年代(dai)以(yi)(yi)后,逐漸使用了中(zhong)碳(tan)低(di)合(he)(he)金耐(nai)磨鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)。

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