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工程耐磨部件的使用要求
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作者:pmof93969
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发布时间: 2385天前
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目前，工程机械主要由钢铁材料构成，由于其作业条件、作业对象、使用环境的特殊性，对所用材料的要求除一般的强度、刚度、焊接性能等外，还要求具有耐磨性、耐冲击性、耐疲劳性、低温韧性、耐腐蚀性。在工程机械制造过程中，应根据零部件工作的性质与特点正确选用材料，并根据使用条件进行科学的加工，保证工艺过程中材料的金相组织、力学物理性能不发生较大变化，维持材料性能的稳定性，以保证工程机械的使用性能。耐磨材料多用于制造在磨损环境中工作的零部件，因此在性能上要求更为严格。
1.力学性能
进行材料的选择时，必须首先考虑耐磨零部件的服役条件所需要的力学性能要求，主要包括强度、耐磨性、韧性、耐热性能以及耐腐蚀性等。
①强度。起重机等结构物大型化和轻量化以及工程机械的作业条件、作业对象、使用环境的特殊性，对所用钢材的高强度化和高韧性化要求日益提高，特别是材料的屈服强度。一般，将室温抗拉强度超过1400MPa、屈服强度大于1200MPa的钢称为超高强度钢。
②耐磨性。工程机械工作时，表面往往要与周围环境中的介质如泥沙等产生多次强烈的摩擦，若要保持其工作零件的尺寸精度和表面粗糙度，不致于早期失效，则要求钢材能承受强烈的机械磨损，因此零件所用材料必须具备良好的耐磨性。目前提高材料耐磨性的主要工艺措施是合金化以及严格的热处理制度，以提高材料表面硬度进而提高耐磨性。
③低温韧性。对于在高山等寒冷地区使用的工程机械，提高其低温韧性的要求日益强烈。过去，耐磨钢的材质设计，一般主要进行提高耐磨性的高硬度化设计，设计的关注点不在韧性改善方面。但对于在恶劣工作环境下使用的工程机械，材料低温韧性需要并且已经得到了足够的重视。研究表明，使材料具有细化的显微组织和渗碳体形态的形变热处理有助于改善低温韧性。
④疲劳强度。由于工程机械长期进行挖掘等施工，材料在长期交变外力作用下容易出现被破坏的情况，这就要求工程机械用钢具有良好的抗疲劳损坏能力。
⑤耐腐蚀性能。工程机械是一种户外工作机械，长期暴露在户外大气和不同水质等恶劣环境中，时刻都在不同程度地承受着不同地域和环境中各种介质对它的侵蚀，使用一定时间后通常会出现不同程度的锈蚀。为了延长整机寿命，使其较好地发挥使用功能，一般都要对工程机械实施相应的腐蚀防护措施，其中涂装是应用最广泛的防护工艺。
2.工艺性能
在工程机械的制造成本中，机械加工、热处理、表面处理、装配等费用要占成本的80%以上，所以材料的工艺性能对工程机械的制造过程非常重要。
①切削加工性能。金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如:强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能，从而改善其切削性能。
②铸造工艺性能。铸造工艺性能是指金属(或合金)液体在充满铸型、结晶和冷却过程中所表现出的成形性能，包括流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性等。铸造工艺性能主要取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。金属材料的铸造性能决定了毛坯铸造成形过程的难易程度，而且也影响着零件毛坯的内在质量，对后续的进一步加工过程影响很大。
③焊接性。焊接是钢结构的主要连接形式，钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大影响。随钢材含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。一般来说，对于工程机械用焊接结构钢板，加入有益于细化晶粒的合金元素以细化微观组织，在提高综合力学性能的同时，还可以改善焊接性能，可用于工程机械中需要耐磨又要有一定综合力学性能的工件上。
④热处理性能。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。热处理是通过改变工件内部的显微组织或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能，是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。
在工程机械耐磨材料制造过程中，必须综合考虑力学性能与工艺性能，严格控制热加工和冷加工的工艺参数，以避免产生缺陷和废品;同时改善材料的纯净度，减少有害杂质，改善组织状态，并采取一些措施改善其工艺性能，降低工程机械零部件的制造费用。
1.力学性能
进行材料的选择时，必须首先考虑耐磨零部件的服役条件所需要的力学性能要求，主要包括强度、耐磨性、韧性、耐热性能以及耐腐蚀性等。
①强度。起重机等结构物大型化和轻量化以及工程机械的作业条件、作业对象、使用环境的特殊性，对所用钢材的高强度化和高韧性化要求日益提高，特别是材料的屈服强度。一般，将室温抗拉强度超过1400MPa、屈服强度大于1200MPa的钢称为超高强度钢。
②耐磨性。工程机械工作时，表面往往要与周围环境中的介质如泥沙等产生多次强烈的摩擦，若要保持其工作零件的尺寸精度和表面粗糙度，不致于早期失效，则要求钢材能承受强烈的机械磨损，因此零件所用材料必须具备良好的耐磨性。目前提高材料耐磨性的主要工艺措施是合金化以及严格的热处理制度，以提高材料表面硬度进而提高耐磨性。
③低温韧性。对于在高山等寒冷地区使用的工程机械，提高其低温韧性的要求日益强烈。过去，耐磨钢的材质设计，一般主要进行提高耐磨性的高硬度化设计，设计的关注点不在韧性改善方面。但对于在恶劣工作环境下使用的工程机械，材料低温韧性需要并且已经得到了足够的重视。研究表明，使材料具有细化的显微组织和渗碳体形态的形变热处理有助于改善低温韧性。
④疲劳强度。由于工程机械长期进行挖掘等施工，材料在长期交变外力作用下容易出现被破坏的情况，这就要求工程机械用钢具有良好的抗疲劳损坏能力。
⑤耐腐蚀性能。工程机械是一种户外工作机械，长期暴露在户外大气和不同水质等恶劣环境中，时刻都在不同程度地承受着不同地域和环境中各种介质对它的侵蚀，使用一定时间后通常会出现不同程度的锈蚀。为了延长整机寿命，使其较好地发挥使用功能，一般都要对工程机械实施相应的腐蚀防护措施，其中涂装是应用最广泛的防护工艺。
2.工艺性能
在工程机械的制造成本中，机械加工、热处理、表面处理、装配等费用要占成本的80%以上，所以材料的工艺性能对工程机械的制造过程非常重要。
①切削加工性能。金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如:强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能，从而改善其切削性能。
②铸造工艺性能。铸造工艺性能是指金属(或合金)液体在充满铸型、结晶和冷却过程中所表现出的成形性能，包括流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性等。铸造工艺性能主要取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。金属材料的铸造性能决定了毛坯铸造成形过程的难易程度，而且也影响着零件毛坯的内在质量，对后续的进一步加工过程影响很大。
③焊接性。焊接是钢结构的主要连接形式，钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大影响。随钢材含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。一般来说，对于工程机械用焊接结构钢板，加入有益于细化晶粒的合金元素以细化微观组织，在提高综合力学性能的同时，还可以改善焊接性能，可用于工程机械中需要耐磨又要有一定综合力学性能的工件上。
④热处理性能。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。热处理是通过改变工件内部的显微组织或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能，是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。
在工程机械耐磨材料制造过程中，必须综合考虑力学性能与工艺性能，严格控制热加工和冷加工的工艺参数，以避免产生缺陷和废品;同时改善材料的纯净度，减少有害杂质，改善组织状态，并采取一些措施改善其工艺性能，降低工程机械零部件的制造费用。
