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【摘 要】在水泥工业生产中，由于各种机械磨损，大量的钢材被消耗掉。据统计，我国水泥产量约10亿吨/年，每年水泥工业消耗钢材在200万吨左右。其中机械磨损消耗钢材占90%以上，即180万吨左右。因此，合理选择耐磨材料，对于减少磨损、降低钢材消耗、节约能源促进可持续发展，具有十分重要的意义。同时，也是提高企业经济效益的重要途径。
【关键词】水泥机械;耐磨材料
1.机械磨损的类型
在水泥生产中，机械磨损可分为二种类型，即磨粒磨损(占71.4%)、粘着磨损(占21.4%)和其他磨损(占7.9%)。
１．１磨粒磨损
该磨损是指相互运动的工作表面，由于相对运动而产生的不断损失的现象，这种磨损存在于所有相对运动的工作表面，因此，这种磨损在机械磨损中占有很大的比重。在磨粒磨损中，因工况条件的不同及被磨材料所受的作用力的不同又可分为凿削磨损、高应力冲击磨损和低应力挫伤磨损三种情况。凿削磨损在水泥生产中多见于锤式、反击式破碎机的锤头和反击板及颗式破碎机的颗板;低应力挫伤磨损在水泥生产中多见于常用的输送设备，如螺旋输送机的中间轴、HL型斗式提升机上、下托轮和链环等及气力输送设备的输送管道等;高应力冲击磨损在水泥生产中多见于水泥磨中的钢球、衬板等。
１．２粘着磨损
该磨损是指在高速重载荷下相对运动的工作表面，因瞬间温度过高而产生的粘连现象，粘连处继续发生相对运动时，工作表面即被撕裂，在工作表面相对运动方向形成明显的伤痕。这种磨损在水泥生产中多见于大型磨机的传动齿轮工作表面，尤其以高速段齿轮传动更易发生。
１．３其他磨损
该磨损是指除上述两种典型磨损以外磨损现象，如高温状态工作的机械设备因高温而产生的氧化烧损或因强度低而产生塑性变形等造成损失，氧化烧损多见于水泥窑等高温下工作的设备。
２．不同磨損类型下，抗磨材料应具备的综合机械性能
在水泥生产中，磨粒磨损占有绝对的比重，因而本文仅对这类磨损进行探讨，其他两种类型的磨损不作叙述。
２．１凿削磨损
这种工作状况下的金属材料在受到连续大冲击力的作用下，工作表面局部产生塑性变形，进而形成龟裂，成为磨削剥离。当新的工作表面继续受到大冲击力作用时又重复出现剥离现象，材料很快会大量地被磨损掉。要使金属材料能抗拒大冲击力而不发生龟裂和剥离，首先应提高材料的强度，同时要使材料在巨大冲击力作用下不发生断裂，又要有一定的冲击韧性，为使工作表面减少龟裂剥离及表现出抗磨损性能，材料表面要有足够的硬度，但这种硬不是越高越好，若材料硬度太高，在巨大冲击力的作用下，材料很容易发生脆性断裂，因而，在加工过程中要做到工作表面具有较高硬度而基体又要有较好的冲击韧性。要综合选择材料的机械性能，才能具备较好的耐磨性。建议选择抗拉强度6b>75kg/mm2时，表面硬度应大于HB450-550，冲击韧性ak>2.5kg/cm2时以上。
２．２高应力冲击磨损
这种工作状况下的金属材料表面受到的冲击力较凿削磨损工作状态的冲击力要小一些，只是局部状地受到冲击的作用，表面发生微小裂纹，一般不产生剥离。由于是分布不均的局部受冲击力作用，因而金属材料加工过程中应以提高强度和表面硬度为主，兼顾塑性。建议选择抗拉强度右h>75kg/mm2，表面硬度应大于HRc50~62，冲击韧性ak>1.2-2kg/cm2。
低应力挫伤磨损。这种工作状况下工作的金属材料与凿削磨损和高应力冲击磨损不同，其工作表面基本上不受或受到很小的冲击载荷作用，工作表面的磨损是一种渐进的过程，通常经磨损后的工作表面十分光滑，只是几何尺寸发生变化，这种磨损在绝大多数的工作场合下只要能够有适当的润滑方式保证，其磨损就会大大地减少，但对于如HL型斗式提升机链环这种不能进行润滑的工作表面，由于其磨损时的介质不同，磨损的剧烈程度也不同，这里只推荐不能采取润滑工作状况下工作的金属材料机械性能的选择，这种磨损类型下工作的金属材料的强度应在设计时从几何尺寸和结构加以满足，在加工过程中主要应以提高材料的表面硬度为主，冲击韧性做适当的兼顾即可，建议选择表面硬度大于HRc56~62，最好采用低碳钢或低碳合金钢经表面渗碳淬火加回火获取表面硬度，这样既满足抗磨损要求，又能兼顾材料的韧性要求。
３．不同工作状况下推荐使用的金属材料
３．１水泥生产中，锤式破碎机的锤头、反击式破碎机的反击板、领式破碎机的预板等这些部件均受到凿削磨损，推荐使用高锰钢做为耐磨金属材料。这种化学成分经过在1050℃水韧化处理后，基本完全是奥氏体组织。这种金属组织具有较好的韧性，能很好地吸收高载荷冲击能量而不发生剥离，但硬度值很低，一般只有HB170-220，是不耐磨的。高锰钢在使用过程中能表现出极强的耐磨性能是因为在高冲击载荷作用表面发生形变，在工作表面产生晶格错位，而使工作表面产生冷作硬化现象，使表面硬度迅速提高达到HRc450-550，从而提高了耐磨性。这种过程叫做冷作硬化过程，前提是要有足够使其产生冷作硬化过程的冲击载荷，否则是不能产生冷作硬化现象的。凿削磨损正好具备了这一过程。
３．２水泥生产中的水泥磨一、二仓的钢球和衬板等受高应力冲击磨损，推荐使用高格铸铁作为耐磨金属材料。高铬铸铁:含铬量在12%-19%，含碳量在3%-3.5%，外加一些极少量的其它合金成分，铸造成型后经热处理获得的是马氏体金相组织。这种金相组织具有极高硬度，达到HRC56-62，十分耐磨损。由于有大于12%的铬元素的存在，使材料内形成C15C3的碳化铬的组织形态，这种形态的分布是以块状分布的，因而使高铬铸铁材料具有一定的冲击韧性，能承受一定的冲击力不发生断裂，其ak在0.8-1.8kg/cm2，用于水泥磨机一、二仓钢球和衬板是很适宜的，可以大大地降低球耗(一般可达50-60克/吨水泥)，经济效益十分显著。但高铬铸铁不适宜凿削磨损工况条件，因为在高冲击力载荷作用下，其冲击韧性(ak值)不能满足工作要求，易发生脆性断裂。
３．３水泥生产中低应力挫伤磨损的工况条件很多，同时可以选用的金属材料也十分广泛，只要设计合理，热处理方法得当，均能起到耐磨损的效果。这里仅对HL型斗式提升机链环用的材料做一推荐，建议选用25MnV低合金结构钢。25MnV:化学成分:碳C:0.23%-0.29%，锰Mn:1.43%，钒V:微量。这种材料在严格控制温度和时间的前提下，经表面渗碳(1.9-2.lmm)淬火加回火热处理后，其表面硬度可达HRC55~60，具有极高的耐磨性，且造价也很低，经济效果显著。
４．结语
水泥生产中，各种磨损造成的金属材料的消耗是不可避免的，只要我们能认真地分析磨损类型和破坏形式，在全面了解金属材料的综合机械性能的前提下，做到有针对性地合理选择和加工，就能使消耗降到最小，从而使企业获得最大的经济效益和社会效益，就能实现低投人高产出，实现人类社会的可持续发展。■
【参考文献】
［１］厉夏仙,王烨江. 浅谈水泥机械耐磨材料的优化[J].装备制造技术, 2009, (07).
［２］邱常明,张贵杰,王彦凤. 耐磨金属材料的最新研究进展[J].甘肃冶金, 2007, (02).
【关键词】水泥机械;耐磨材料
1.机械磨损的类型
在水泥生产中，机械磨损可分为二种类型，即磨粒磨损(占71.4%)、粘着磨损(占21.4%)和其他磨损(占7.9%)。
１．１磨粒磨损
该磨损是指相互运动的工作表面，由于相对运动而产生的不断损失的现象，这种磨损存在于所有相对运动的工作表面，因此，这种磨损在机械磨损中占有很大的比重。在磨粒磨损中，因工况条件的不同及被磨材料所受的作用力的不同又可分为凿削磨损、高应力冲击磨损和低应力挫伤磨损三种情况。凿削磨损在水泥生产中多见于锤式、反击式破碎机的锤头和反击板及颗式破碎机的颗板;低应力挫伤磨损在水泥生产中多见于常用的输送设备，如螺旋输送机的中间轴、HL型斗式提升机上、下托轮和链环等及气力输送设备的输送管道等;高应力冲击磨损在水泥生产中多见于水泥磨中的钢球、衬板等。
１．２粘着磨损
该磨损是指在高速重载荷下相对运动的工作表面，因瞬间温度过高而产生的粘连现象，粘连处继续发生相对运动时，工作表面即被撕裂，在工作表面相对运动方向形成明显的伤痕。这种磨损在水泥生产中多见于大型磨机的传动齿轮工作表面，尤其以高速段齿轮传动更易发生。
１．３其他磨损
该磨损是指除上述两种典型磨损以外磨损现象，如高温状态工作的机械设备因高温而产生的氧化烧损或因强度低而产生塑性变形等造成损失，氧化烧损多见于水泥窑等高温下工作的设备。
２．不同磨損类型下，抗磨材料应具备的综合机械性能
在水泥生产中，磨粒磨损占有绝对的比重，因而本文仅对这类磨损进行探讨，其他两种类型的磨损不作叙述。
２．１凿削磨损
这种工作状况下的金属材料在受到连续大冲击力的作用下，工作表面局部产生塑性变形，进而形成龟裂，成为磨削剥离。当新的工作表面继续受到大冲击力作用时又重复出现剥离现象，材料很快会大量地被磨损掉。要使金属材料能抗拒大冲击力而不发生龟裂和剥离，首先应提高材料的强度，同时要使材料在巨大冲击力作用下不发生断裂，又要有一定的冲击韧性，为使工作表面减少龟裂剥离及表现出抗磨损性能，材料表面要有足够的硬度，但这种硬不是越高越好，若材料硬度太高，在巨大冲击力的作用下，材料很容易发生脆性断裂，因而，在加工过程中要做到工作表面具有较高硬度而基体又要有较好的冲击韧性。要综合选择材料的机械性能，才能具备较好的耐磨性。建议选择抗拉强度6b>75kg/mm2时，表面硬度应大于HB450-550，冲击韧性ak>2.5kg/cm2时以上。
２．２高应力冲击磨损
这种工作状况下的金属材料表面受到的冲击力较凿削磨损工作状态的冲击力要小一些，只是局部状地受到冲击的作用，表面发生微小裂纹，一般不产生剥离。由于是分布不均的局部受冲击力作用，因而金属材料加工过程中应以提高强度和表面硬度为主，兼顾塑性。建议选择抗拉强度右h>75kg/mm2，表面硬度应大于HRc50~62，冲击韧性ak>1.2-2kg/cm2。
低应力挫伤磨损。这种工作状况下工作的金属材料与凿削磨损和高应力冲击磨损不同，其工作表面基本上不受或受到很小的冲击载荷作用，工作表面的磨损是一种渐进的过程，通常经磨损后的工作表面十分光滑，只是几何尺寸发生变化，这种磨损在绝大多数的工作场合下只要能够有适当的润滑方式保证，其磨损就会大大地减少，但对于如HL型斗式提升机链环这种不能进行润滑的工作表面，由于其磨损时的介质不同，磨损的剧烈程度也不同，这里只推荐不能采取润滑工作状况下工作的金属材料机械性能的选择，这种磨损类型下工作的金属材料的强度应在设计时从几何尺寸和结构加以满足，在加工过程中主要应以提高材料的表面硬度为主，冲击韧性做适当的兼顾即可，建议选择表面硬度大于HRc56~62，最好采用低碳钢或低碳合金钢经表面渗碳淬火加回火获取表面硬度，这样既满足抗磨损要求，又能兼顾材料的韧性要求。
３．不同工作状况下推荐使用的金属材料
３．１水泥生产中，锤式破碎机的锤头、反击式破碎机的反击板、领式破碎机的预板等这些部件均受到凿削磨损，推荐使用高锰钢做为耐磨金属材料。这种化学成分经过在1050℃水韧化处理后，基本完全是奥氏体组织。这种金属组织具有较好的韧性，能很好地吸收高载荷冲击能量而不发生剥离，但硬度值很低，一般只有HB170-220，是不耐磨的。高锰钢在使用过程中能表现出极强的耐磨性能是因为在高冲击载荷作用表面发生形变，在工作表面产生晶格错位，而使工作表面产生冷作硬化现象，使表面硬度迅速提高达到HRc450-550，从而提高了耐磨性。这种过程叫做冷作硬化过程，前提是要有足够使其产生冷作硬化过程的冲击载荷，否则是不能产生冷作硬化现象的。凿削磨损正好具备了这一过程。
３．２水泥生产中的水泥磨一、二仓的钢球和衬板等受高应力冲击磨损，推荐使用高格铸铁作为耐磨金属材料。高铬铸铁:含铬量在12%-19%，含碳量在3%-3.5%，外加一些极少量的其它合金成分，铸造成型后经热处理获得的是马氏体金相组织。这种金相组织具有极高硬度，达到HRC56-62，十分耐磨损。由于有大于12%的铬元素的存在，使材料内形成C15C3的碳化铬的组织形态，这种形态的分布是以块状分布的，因而使高铬铸铁材料具有一定的冲击韧性，能承受一定的冲击力不发生断裂，其ak在0.8-1.8kg/cm2，用于水泥磨机一、二仓钢球和衬板是很适宜的，可以大大地降低球耗(一般可达50-60克/吨水泥)，经济效益十分显著。但高铬铸铁不适宜凿削磨损工况条件，因为在高冲击力载荷作用下，其冲击韧性(ak值)不能满足工作要求，易发生脆性断裂。
３．３水泥生产中低应力挫伤磨损的工况条件很多，同时可以选用的金属材料也十分广泛，只要设计合理，热处理方法得当，均能起到耐磨损的效果。这里仅对HL型斗式提升机链环用的材料做一推荐，建议选用25MnV低合金结构钢。25MnV:化学成分:碳C:0.23%-0.29%，锰Mn:1.43%，钒V:微量。这种材料在严格控制温度和时间的前提下，经表面渗碳(1.9-2.lmm)淬火加回火热处理后，其表面硬度可达HRC55~60，具有极高的耐磨性，且造价也很低，经济效果显著。
４．结语
水泥生产中，各种磨损造成的金属材料的消耗是不可避免的，只要我们能认真地分析磨损类型和破坏形式，在全面了解金属材料的综合机械性能的前提下，做到有针对性地合理选择和加工，就能使消耗降到最小，从而使企业获得最大的经济效益和社会效益，就能实现低投人高产出，实现人类社会的可持续发展。■
【参考文献】
［１］厉夏仙,王烨江. 浅谈水泥机械耐磨材料的优化[J].装备制造技术, 2009, (07).
［２］邱常明,张贵杰,王彦凤. 耐磨金属材料的最新研究进展[J].甘肃冶金, 2007, (02).