1.2 中国铸造耐磨材料产业现状
1.2.1 耐磨材料产业概况
1.耐磨钢铁件生产企业简况
我国耐磨钢铁件生产企业基本上可分为三大类:
1)第一类是原各行业和地方所属的专业机械厂,如中国第一重型机械集团公司、中国第二重型机械集团公司、北方重工集团有限公司、上重矿山机器股份有限公司、中信重工机械股份有限公司等机械厂,衡阳衡冶重型机械有限公司、中国有色(沈阳)冶金机械有限公司等冶金机械厂,北京电力设备总厂、西安电力机械厂、山西电力设备厂等电力机械(修造)厂,唐山盾石机械制造有限责任公司等水泥机械厂,邢台机械轧辊(集团)公司等轧辊厂,中铁山桥集团有限公司、中铁宝桥集团有限公司等桥梁厂,还有煤矿机械厂。
2)第二类是各大工矿企业所属的机械(机修)厂和铸造厂。
3)第三类是民营的专业耐磨件厂。
前两类企业原为国有企业,现有部分企业已改制,这些企业的特点是技术力量较强,员工素质较高,生产装备比较先进,分析检测设备齐全,就耐磨件生产而言可以实现铸造(锻轧)—热处理—机加工及检测等全套的自主生产。而第三类民营耐磨件厂近年来发展很快,由于管理和机制灵活,企业发展充满了活力,这类企业现逐渐成为国内耐磨钢铁件生产的主力军。第三大类民营专业耐磨件厂普遍存在的问题是技术力量比较薄弱,生产设备和检测仪器比较匮乏或老旧,员工素质有待进一步提高。但经过近些年的发展,一批企业已完成了原始积累,现已开始高标准地进行技改和扩建,与此同时受市场驱动,近期有许多高起点的民营耐磨件企业正在创建。这一类民营专业耐磨件企业的崛起和壮大,汇集改制后的前两类企业,成为了我国耐磨钢铁材料产业的基础和希望。
耐磨钢铁件企业就生产规模分型,可将年产耐磨件(非磨球和磨段)5000t以上或年产磨球和磨段20000t以上的企业定为大型耐磨件企业,年产耐磨件低于3000t或年产磨球和磨段低于10000t的企业为小型企业,两者之间为中型企业。目前国内的大型耐磨件企业还较少,企业发展到这一规模难度比较大。现在大多数企业属民营中小型企业,尚处于积累和发展阶段。就企业数量而言,目前国内生产耐磨件的企业过千家,从而成就了一个较大的耐磨件(耐磨材料)产业。
近些年一批大型、中型民营企业发展较快,安徽省凤形耐磨材料股份有限公司、浙江裕融实业有限公司、郑州鼎盛工程技术有限公司、鞍山矿山耐磨材料有限公司、广西长城矿山机械设备制造有限公司、徐州中通机械制造有限公司、临沂天阔铸造有限公司、宁国市东方碾磨材料有限责任公司、河北鼎基钢铁铸件制造有限公司、宁国市开源电力耐磨材料有限公司、安徽省宁国诚信耐磨材料有限公司、马鞍山市海天重工科技发展有限公司、中建材宁国新马耐磨材料有限公司、安徽省宁国新宁实业有限公司、迁西奥帝爱机械铸造有限公司、宁国市志诚机械制造有限公司、天津市立鑫晟精细铸造有限公司、鞍山市东泰耐磨材料有限公司、安徽省宁国耐磨配件总厂、无锡东方抗磨工程有限公司、河北海钺耐磨材料科技有限公司、河北金磊耐磨钢球有限公司、广州市国峰耐磨金属科技有限公司、广东郁南县中兴耐磨材料有限公司、浙江武精机器制造有限公司、马鞍山市海峰耐磨材料有限公司、宁波浙东精密铸造有限公司、湖南红宇耐磨新材料有限公司、安徽省宁国市宁沪钢球有限公司等耐磨材料企业是我国耐磨材料产业的部分代表。
一批大型国企和国有参控股企业良性发展,驻马店中集华骏车辆有限公司铸造分公司、广州有色金属研究院、江西铜业集团(德兴)铸造有限公司、石家庄强大泵业集团公司、邢台机械轧辊(集团)公司、中铁宝桥股份有限公司、中铁山桥集团有限公司、沈阳铸锻工业有限公司、太原重型机械集团铸锻公司、中信重工机械股份有限公司、第一拖拉机股份有限公司、国营华晋冶金铸造厂等企业仍在业内有较大的影响。
我国铸造耐磨材料产业的企业分布还呈现出区域性集中趋势,宁国地区磨球(段)产业、石家庄地区渣浆泵过流件产业、宁波地区耐磨钢斗齿产业、金华地区耐磨锰钢产业、临沂地区双金属耐磨件产业,均已显现区域化集中规模优势。
目前,我国铸造耐磨材料产业新材料、新技术、新装备逐步推广应用,企业产品正在升级换代,优质耐磨件替代进口并批量出口,我国铸造耐磨材料产业整体发展态势良好。
2.我国铸造耐磨材料产业国际合作基本情况
近些年我国铸造耐磨材料产业发展较快,生产成本较低和产品质量较好,推动我国部分积累较好的企业开展了国际合作。比利时MAGOTTEAUX公司、日本栗本铁工所、英美资源集团、澳大利亚WIELAND公司、加拿大AMSCO公司、德国KRUPP公司、芬兰METSO公司、日本东洋铁球株式会社、瑞典山特维克集团、日本川崎重工业株式会社等国外企业纷纷来我国进行合作或采购耐磨件。
美国ESCO公司在我国建立了爱斯科(徐州)耐磨件公司,合资建立了山西长锋耐磨件公司；比利时MAGOTTEAUX公司在我国建立了马克托合金材料(苏州)公司；日本东洋铁球株式会社在我国建立了东洋铁球(马鞍山)公司。国际知名耐磨材料(件)企业在我国投资建立企业,扩大了我国铸造耐磨材料产业的影响。
各种方式的国际合作,提高了我国耐磨材料企业的技术水平,同时促使部分企业的产品质量提高和管理水平提高,推动了我国铸造耐磨材料产业的发展。
3.行业检测平台建设
我国以耐磨材料(件)检测为主要业务的行业性检测平台,目前建有中国铸造行业耐磨铸件检测中心、电力工业金属耐磨件质量监督检验测试中心。一些地方正在建设地区性耐磨材料(件)检测平台,如安徽省宁国市等。整体上国内缺乏以耐磨材料(件)检测为主要业务的行业性和地区性检测平台。为适应铸造耐磨材料产业的发展,建设行业性和地区性耐磨材料(件)检测机构,或共建可全面检测耐磨材料(件)的综合性检测机构,是十分必要的。
4.存在的突出问题
中国铸造耐磨材料产业在取得成绩的同时,必须认识到产业发展中存在的突出问题:
1)产业集中度较低。
2)产能过剩。
3)产品结构不尽合理,中低档产品供大于求。
4)产品质量不够稳定。
5)优质产品所占比例较低。
6)部分员工素质和水平有待提高。
7)自动化和机械化程度有待提高。
8)大型耐磨件制造困难。
9)对节能减排清洁生产认识不足。
10)劳动保护与安全生产有较大差距。
11)企业低价格恶性竞争。
12)部分企业管理水平较低。
13)劳动力升值和环境成本提高。
14)人才缺乏。
15)员工培训不足。
16)企业间交流与合作不够。
17)知识产权认识和保护不足。
18)采用先进标准组织生产不够。
19)对耐磨材料产业技术发展方向认识不足,措施不力。
20)技术研发与技术改造缺乏明确的目标和顶层设计。
21)技术研发能力和技术改造能力较弱。
22)企业自主创新投入严重不足,模仿、复制现象严重。
23)企业工艺技术水平参差不齐。
24)基础理论研究不够。
25)行业共性技术解决不力。
26)缺乏核心关键技术。
27)对耐磨件机械加工技术的研发较少。
28)用新技术、新工艺生产高附加值高端产品的认识不足。
29)产学研结合力度明显不够。
30)科技成果转化和推广应用较差。
31)生产装备水平较低。
32)国际竞争力欠佳。
33)缺乏有国际竞争力的大型综合性耐磨材料(件)企业集团。
34)缺少具有“专、精、特、新”优势的耐磨材料(件)企业。
5.中国铸造耐磨材料产业发展方向
1)鼓励企业兼并、重组或高效联合,提高产业集中度。
2)淘汰落后产能。
3)鼓励产业集群和区域产品集成优势。
4)创造规模效益,发展年产5000t耐磨件(或20000t磨球或磨段)的大型耐磨件企业。
5)创建名牌,注重品牌效益。
6)提高产业门槛,贯彻和推行铸造行业准入制度。
7)建设可持续发展的耐磨材料技术创新体系。
8)强化技术研发和技术改造,支撑企业转型升级。
9)以产学研合作为基础,推进各种方式的优势互补的政产学研用合作。
10)研制耐磨材料产业技术路线图,作为产业技术创新指导目录,指导产业技术发展。
11)着力实施耐磨材料产业技术路线图凝练出的顶级和高级研发项目,推动行业技术进步。
12)提高自主创新能力,着力加强产学研合作技术攻关。
13)建立和依托产业技术创新联盟,产学研合作开展行业共性关键技术攻关。
14)建立和依托产业技术创新联盟,产学研合作开展企业需求的产品技术开发和技术改造。
15)着力增强产品技术研发和技术改造投入。
16)加强科技成果转化、产业化示范和推广应用。
17)加强国际间技术交流和合作。
18)加大人才培养力度,加强员工队伍的培训。
19)提高生产和检测仪器装备的水平。
20)坚持单品种规模化和多品种专业化产业发展模式。
21)提高自动化和机械化生产水平。
22)延伸产业链条,自主或联合研制以耐磨件为关键部件的机械装备。
23)加强与下游用耐磨材料产业合作,协同创新。
24)增加环保投入,节能降耗,清洁生产。
25)全面提高产品质量,以质量求生存。
26)研制和采用先进标准,建立和完善我国耐磨材料标准化体系。
27)加强知识产权的创造、提升、应用、保护和管理。
28)全面提高企业管理水平。
29)扩大高端耐磨铸件产品出口,占领国际市场。
30)近期形成375家具有国际竞争力的大型综合性耐磨材料(件)企业集团。
31)近期形成30750家具有“专、精、特、新”优势的耐磨材料(件)重点骨干企业,示范带动耐磨材料产业发展。
1.2.2 耐磨材料产业技术现状
1.铸造耐磨材料
(1)奥氏体锰钢 目前国内外生产和应用的奥氏体锰钢仍以Mn13系列为主,其中在日本等一些国家比较推崇屈服强度和耐磨性较高的Mn13Cr2耐磨钢。奥氏体锰钢以高韧性、易加工硬化和一定强度著称,迄今在大冲击载荷磨料磨损工况,如圆锥式破碎机轧臼壁和破碎壁、旋回式破碎机衬板、大中型颚式破碎机颚板、大型锤式破碎机锤头,以及大中型湿式矿山球磨机衬板仍主要选用奥氏体锰钢。奥氏体锰钢的成熟体现在标准化上,在主要工业发达国家均有了国家标准(或相当于国家标准的标准),并于1999年制定了奥氏体锰钢铸件国际标准(ISO 13521:1999)。我国制定了奥氏体锰钢铸件国家标准(GB/T 5680—2010)和铸造高锰钢金相国家标准(GB/T 13925—2010),特别是在我国奥氏体锰钢铸件国家标准中规定了不含Mo、Ni的ZG120Mn13的冲击吸收能量KU2≥118J,以体现高锰钢的高韧性特点。
近年来,奥氏体锰钢的技术进步主要表现在生产过程中严格控制影响性能的Si和P含量,特别是磷含量的限制,某些出口锰钢件已要求w(P)≤0.04%；另外,为减少铸造高锰钢的夹渣、柱状晶和晶粒粗大现象,v、Ti、Nb和RE等微量元素常被加入高锰钢；常被称为超高锰钢的Mn17(Mn18)和Mn25等高锰钢得到生产和应用,其中标准碳含量的ZG120Mn17还被列入了奥氏体锰钢铸件国际标准和我国国家标准。超高锰钢有利于解决厚大断面锰钢水韧处理后内部易出现碳化物而降低韧性的问题,也利于解决锰钢件低温工况使用可能脆断的问题。但在大冲击载荷磨料磨损工况下,超高锰钢的耐磨性和性价比,以及相关的Mn、C和Mn/C选择等关键问题,还有待深入研究和不同工况广泛应用实践的验证。在不降低冲击韧性的情况下,提高耐磨性是奥氏体锰钢发展的一个重要方向。
我国部分高锰钢生产企业现存在生产技术措施不到位的问题,突出表现在高锰钢的冲击吸收能量达不到国家标准的要求,以至于某些铸件在使用中开裂。这是应该引起企业足够重视的重要问题,实际上这是我国部分高锰钢件与工业发达国家所生产高锰钢件的主要差距。
奥氏体锰钢铸件典型牌号是ZG120Mn7Mo1、ZG110Mn13Mo1、ZG100 Mn13、ZG120 Mn13、ZG120 Mn13 Cr2、ZG120 Mn13 W1、ZG120Mn13Ni3、ZG90Mn14Mo1、ZG120Mn17、ZG120Mn17Cr2,详见GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》和GB/T 5680—2010《铸造高锰钢金相》。
(2)耐磨损白口铸铁 耐磨损白口铸铁亦称抗磨损白口铸铁。铬系白口铸铁目前仍是国内外耐磨铸铁的主流,Cr15、Cr20和Cr26系列高铬耐磨铸铁在美国、日本和我国均已大批量生产和应用。我国在高铬铸铁基础上又研发了中铬硅耐磨铸铁和适于铸态应用的低铬耐磨铸铁,并已批量生产和工业应用。
近年来,为解决冲蚀磨损工况零部件的耐磨性问题,提高高铬铸铁硬度成为一个发展方向。工业生产和应用实践表明,耐磨铸铁的硬度达到60HRC是一个较高的级别,而达到63HRC是更高的一个级别,它预示着材料耐磨性显著提高。在对63HRC级耐磨铸铁的技术攻关中,石家庄强大泵业集团公司研究开发出了高碳超高铬过共晶白口铸铁,借助于高体积分数和高硬度的碳化物,铸铁热处理后硬度达到63768HRC,冲击韧度达到475.5J/cm2(20mm×20mm×110mm无缺口试样),性能与澳大利亚沃曼公司制造的A217高碳高铬白口铸铁(C的质量分数为5.0%,Cr的质量分数为35%)相当。工艺上着重解决了缩松和热裂问题,用该铸铁生产出6/4E-AH和8/6E-AH渣浆泵过流件,在广西车河选矿厂工业试验,4in(1in=25.4mm)泵前护板使用时间432h以上,明显高于对比的BTMCr26铸铁前护板(120h)。另一项技术是广州有色金属研究院和暨南大学通过C-Cr-Mo-W的合金化,发挥W和Mo强碳化物形成元素的作用,提高Cr26高铬铸铁的铬当量和铬碳比,进而提高铸铁的碳化物体积分数和M7C3的硬度,使淬火、回火后280Cr25MoW3铸铁的硬度达到63HRC,240Cr25Mo2W3铸铁的硬度达到63.5HRC,280Cr25Mo2W3铸铁的硬度达到65HRC,在低角度盐水砂浆冲刷腐蚀试验中表现出了优异的耐磨蚀性能。
高钒耐磨白口铸铁(有些文献中亦称高钒高速钢)是近年来国内若干水泥厂应用较好的一种耐磨材料。高钒耐磨白口铸铁的化学成分(质量分数,%)为:C2.0%～4.0%,v8.0%～15%,Cr2.0%～8.0%,Mo1.0%～5.0%,其主要碳化物为MC型(硬度为2600Hv左右),碳化物呈球状或近球状,碳化物显微硬度高且对金属基体的割裂小,使淬火、回火后的铸铁硬度达60765HRC,冲击韧度为6712J/cm2(20mm×20mm×110mm无缺口试样,跨距70mm)。
耐磨铸铁材料的研究开发明显影响着耐磨件的选材和生产,以下几个方面的试制和应用是有益的,也是这一领域的几个发展方向。
1)以减少Mo、Ni、Cu等贵重合金元素从而降低生产成本为目的的合金元素优化工作。原标准体系中有些耐磨合金铸铁在合金元素配置上是一范围,对某些“过剩”的合金元素再优化和细化是必要和可行的。
2)以提高C、Me(合金元素)含量为手段,获得高硬度过共晶铸铁,可提高铸铁的抗磨损能力和抗冲刷腐蚀(以磨损为主的冲刷腐蚀)能力,但不要忽视材料的脆性问题。
3)以降低C含量为手段获得较好韧性的亚共晶铸铁,如亚共晶高铬铸铁,可提高铸铁的抗冲击能力和抗氧化磨损能力,但不要忽略离异共晶可能给某些亚共晶白口铸铁带来的韧性下降的问题。
耐磨白口铸铁件典型牌号是BTMNi4Cr2-DT、BTMNi4Cr2-GT、BTMCr9Ni5、BTMCr2、BTMCr8、BTMCr12-DT、BTMCr12-GT、BTM-Cr15、BTMCr20、BTMCr26,详见GB/T 5680—2010《抗磨白口铸铁件》。
(3)非锰系耐磨损合金钢 近些年来非锰系耐磨合金钢的成果之一是冶金矿山湿式球磨机衬板材料的研发和应用。合肥工业大学、合肥水泥研究设计院和宁国耐磨材料总厂合作研制了一种低碳高合金铸钢衬板,其化学成分(质量分数,%)为:C0.16%～0.28%,Cr7.0%～10%,Ni1.5%～2.2%,Mo0.5%～0.8%。衬板淬火、回火后硬度为45752HRC,冲击韧度aKN(无缺口)≥50J/cm2,在铁矿球磨机上工业试验,取得了较好的应用效果。针对氧化铝厂的铝矿湿式球磨机衬板,广州有色金属研究院和暨南大学开展了研制工作,就这一热强碱性铝矿浆(≥80℃,pH≥14)工况,首先从应用基础研究开始,研究发现工况下高锰钢有明显的碱脆开裂(应力腐蚀开裂)现象,高锰钢的腐蚀和碱裂现象均比铬合金钢严重,指出高锰钢衬板不适于这一工况。之后系统研究了合金元素Cr对钢在热强碱性条件下腐蚀、冲击磨损及冲击腐蚀磨损的影响,研制出了Cr含量较低的多元低合金马氏体铸钢衬板,并实现了工业生产和应用。
非锰系耐磨合金钢特别是中碳中、低合金钢的一发展方向是提高钢的强度、硬度和韧性配合,以全面提高钢的抗冲击和耐磨损能力。继前些年国内外将C的质量分数为0.30%的多元低合金耐磨铸钢的硬度提高到52HRC级之后,近年在中碳低合金铸钢的高强度、高硬度和高韧性研发上又有新进展,如硬度达50HRC的钢,aKn达到200J/cm2；硬度达55HRC的钢,aKn达到100J/cm2。这体现出了较高的硬韧性配合。就中碳低合金铸钢而言,努力争取钢的硬韧性配合满足下列两式:
HRC=50+2.5X
aKn=200-50X式中,X可取-1,0,1,2,3。
若满足以上两式,则中碳低合金铸钢可进一步扩大应用范围,提高使用寿命并创造出显著的经济效益。
非锰系耐磨钢铸件典型牌号是ZG30Mn2Si、ZG30Mn2SiCr、ZG30CrMnSiMo、ZG30CrNiMo、ZG40CrNiMo、ZG42Cr2Si2MnMo、ZG45Cr2Mo、ZG30Cr5Mo、ZG40Cr5Mo、ZG50Cr5Mo、ZG60Cr5Mo,详见GB/T 26651—2011《耐磨钢铸件》。
(4)耐磨损球墨铸铁 通过液淬热处理生产出高硬度和一定韧性的马氏体耐磨球墨铸铁,通过Mn等合金化与液淬热处理制造出硬韧性配合较好的贝氏体-马氏体耐磨球墨铸铁。这两类耐磨球墨铸铁在国内已用于球磨机衬板和磨球的工业化生产。等温淬火球墨铸铁(ADI)具有高强度、一定韧性和良好加工硬化特性,在国内外已用于齿轮、凸轮轴、汽车牵引钩等易磨损件。等温淬火含碳化物球墨铸铁(CADI)具有较高硬度、一定韧性和良好加工硬化特性,目前正试用于球磨机磨球。
耐磨球墨铸铁磨球典型牌号是ZQQTB和ZQQTM,详见GB/T17445—2009《铸造磨球》。
(5)耐磨损钢铁复合材料 钢铁基耐磨复合材料是近些年国内外耐磨材料研究开发的热点之一,在一些严酷的磨损工况得到了工业应用。比利时MAGOTTEAUX公司研制出了“Bimetal”钢铁双金属复合技术,耐磨层是硬度>61HRC的高铬铸铁,其他部位是aKn>245J/cm2的低碳合金钢；开发出了“Duocast”复合技术,将高硬度高铬铁镶嵌在球墨铸铁中,生产出大型立磨的磨辊；研发了“Xwin”技术,在立磨高铬合金磨盘(磨辊)表层镶嵌高硬异质颗粒。新的技术是将“Duocast”和“Xwin”复合技术再组合用于立磨磨辊。
我国耐磨复合材料经历了双液双金属材料、高铬铸铁—钢镶铸材料、高铬铸铁—钢机械组合材料等几个阶段后,近年以复合大锤头(≥90kg)为标志的高锰钢镶铸硬质合金(或耐磨铸铁)复合材料实现了工业化生产和应用,复合大锤头寿命比原用普通高锰钢锤头提高了30%～100%。
陶瓷颗粒增强钢铁基耐磨复合材料是近年国内外研究开发的热点之一。考虑到生产成本和应用实际,这类复合材料大多被制备成表层硬化的表面复合材料。近些年在应用基础研究方面,针对WC、TiC、Al2O3、SiC等陶瓷颗粒特性,与钢铁(液)冶金结合效果,表面复合材料技术工艺参数等方面的工作取得系列成果,在此基础上开发出了多种钢铁基表面复合材料。鉴于强烈滑动(滚动)摩擦磨损,特别是磨料磨损工况,要求易损件耐磨复合层须有一定厚度,显然在这一工况领域用铸渗技术(重力、压力、离心力、负压条件下)得到表面复合材料较有前途。其中,WC等陶瓷颗粒增强钢铁基表面复合材料轧钢导卫板和溜槽衬板已实现工业化生产和应用。关于铸渗表面复合材料,减少或不用粘结剂等添加剂得到冶金结合和致密的表面复合层是关键技术之一,提高复合层致密度和增加复合层厚度(>10mm)是努力的方向,而由单一平面表层铸渗技术发展出弧面等复杂面表层铸渗技术是该领域的研发重点和难点。
耐磨损复合材料铸件典型牌号是ZF-1(镶铸合金复合材料Ⅰ铸件)、ZF-2(镶铸合金复合材料Ⅱ铸件)、ZF-3(双液铸造双金属复合材料铸件)、ZF-4(铸渗合金复合材料铸件),详见GB/T 26652—2011《耐磨损复合材料铸件》。
2.钢铁耐磨材料工艺技术
铸造磨球因尺寸规格整齐和批量大而成为机械化和自动化生产线首选的耐磨件。近年来,国内一些较大的专业磨球厂相继新建或改造了磨球和磨段机械化和自动化生产线,金属型覆砂、Disa、EPC、覆膜砂等磨球生产线提高了磨球和磨段生产效率和内外质量。
vRH法、v法和EPC生产线在衬板等其他耐磨件生产中亦有较好的应用。对磨球和磨段之外的大多数耐磨件而言,手工辅助机械造型成为主要生产方式,国内用得较多的是水玻璃砂。继山西长锋公司之后,国内又有一些企业新建了耐磨件树脂砂生产线,使耐磨件内外质量有较明显的提高。其中,CO2硬化树脂投放国内市场之后,耐磨件生产企业又多了一个降低成本的树脂砂生产方式,即分层选用树脂砂和水玻璃砂,再用CO2一次整体硬化的生产方法。
除了水玻璃砂和树脂砂生产方式,在各种耐磨件铸造生产中采用金属型或覆砂金属型激冷的方法,是提高耐磨件质量较好的方式之一,因为这有助于细晶强化,有助于提高耐磨件的硬度、强韧性和耐磨性。
钢铁液熔炼、精炼和过滤技术是耐磨件生产关键技术,也是我国耐磨材料生产技术与工业发达国家的主要差距之一。感应熔炼炉电耗较少和生产效率较高,但脱磷和脱硫效果比电弧炉差,因而感应炉造渣、聚渣和扒渣工艺就显得极为重要。AOD等精炼炉在国内耐磨件铸造厂还很少有应用,简易方法的钢铁液吹氩处理有一定成效但也用之甚少。陶瓷网(砖)过滤技术是成熟的铸造技术,也是熔炼后净化钢铁液的补救和保证措施,但国内绝大多数企业尚未采用过滤技术。
钢铁液炉前孕育与变质处理技术是有我国特色的工艺技术,是提高钢铁液质量的有力措施之一,它在一定程度上能够弥补熔炼钢铁液过程中的不足。过去的20余年国内就此开展了大量的研发工作,具有较坚实的理论基础和应用实践经验。可是许多企业仍存在孕育变质剂选用失误、用量不准和操作不当几个突出问题,未能实现孕育变质处理的初衷。我国是稀土资源和生产大国。过去一个时期,轻稀土孕育变质剂在耐磨钢铁件生产中得到较广泛的应用；而近年来,钇基重稀土复合孕育变质剂在耐磨高铬铸铁生产中也取得了较好的应用效果。
热处理是耐磨钢铁件提高硬度和韧性,减少或消除应力的主要工艺手段。近年来,在耐磨钢铁件热处理方面有两个明显的进步:一是多品种淬火冷却介质的研发和选用,提高了高铬铸铁和合金钢的淬火冷却速度和淬透性,减少了昂贵合金元素的用量,同时提高了材料的强度和硬度；二是系统研究了耐磨合金钢和耐磨合金铸铁的热处理规律,优化出提高材料硬度和韧性的淬火、回火工艺参数,提高了材料的耐磨性,同时扩大了应用范围。在热处理方面,由于本行业多品种多钢(铁)种的特点,多种合金元素的交互作用,使热处理工艺有别于常规钢铁材料,进一步优化工艺参数仍是努力的方向之一。另外,耐磨件表面硬度至关重要,减少耐磨件热处理氧化的工艺和设备研发也是需要加强的重要工作。
机械加工是泵过流件、轧臼壁、破碎壁、磨辊等耐磨件必需的工序,主要满足工况的安装要求。过去或因为耐磨高铬铸铁太硬,或因为耐磨锰钢机加工时加工硬化,使得耐磨件的机械加工很难。现在陶瓷刀具的技术进步和工业应用,使得耐磨件热处理后上机床一次性机加工已成为可能。有条件的专业化耐磨件生产厂应根据产品结构适时投入装备开展耐磨件机加工,这是提高耐磨件附加值进而提高企业效益的有效方式之一。国内一些成功的耐磨件企业走过了铸造—热处理—机加工的发展道路。
3.近年铸造耐磨材料技术研发与新技术应用
1)铁型覆砂磨球自动化生产线。
2)金属型磨球半自动生产线。
3)金属型磨段半自动生产线。
4)连续热处理炉。
5)低氧化罩式高温热处理炉。
6)小型耐磨件(磨段、小直径磨球)垂直分型无箱射压造型自动化生产线。
7)抗磨白口铸铁件淬火冷却介质。
8)过共晶高铬铸铁。
9)耐磨超高锰钢。
10)高硬度和高韧性耐磨合金钢。
11)等温淬火含碳化物球墨铸铁(CADI)。
12)双液铸造双金属复合材料(抗磨白口铸铁层/铸钢或铸铁层)。
13)镶铸合金复合材料Ⅰ(硬质合金块/铸钢或铸铁)。
14)镶铸合金复合材料Ⅱ(抗磨白口铸铁块/铸钢或铸铁)。
15)铸渗合金复合材料[硬质合金、抗磨白口铸铁、WC和(或)TiC等金属陶瓷颗粒/铸钢或铸铁]。
16)EPC工艺在钢铁耐磨铸件的应用。
17)v法工艺在钢铁耐磨铸件的应用。
18)离心铸造工艺在钢铁耐磨铸件的应用。
19)铁型覆砂工艺在钢铁耐磨铸件的应用。
20)树脂砂在钢铁耐磨铸件的应用。
21)精铸工艺在钢铁耐磨铸件的应用。
22)保温发热冒口的应用。
23)计算机数值模拟技术开始在耐磨铸件应用。
24)EPC法耐磨损高铬铸铁/钢复合管道。
25)钢铁液炉内吹氩净化技术。
26)钇基重稀土孕育变质剂。
27)炉前钢铁液孕育和变质处理技术。
28)球磨机磨球与衬板匹配系统选材技术。
29)高硬度高铬铸铁机械加工陶瓷刀具与加工工艺。
30)耐磨奥氏体锰钢机械加工陶瓷刀具与加工工艺。
1.2.3 耐磨材料专利技术分析
1.耐磨材料行业的专利概况
通过对国家知识产权局网上公布的钢铁耐磨材料专利资料统计,目前涉及该领域各类专利共有871项。其中发明专利申请626项,授权291项；实用新型申请245项,授权242项。表1-1所示为近年来钢铁耐磨材料专利申请的地域分布情况。
由表1-1可见,国外申请人在中国申请了部分耐磨材料专利,其中美国12项,日本6项。这说明这些国家在中国市场已申请专利,以加强其相关技术的保护和市场良性发展。
2.专利数据统计和分析
(1)发明专利技术领域分布 钢铁耐磨材料技术领域主要包括耐磨锰钢(奥氏体锰钢)、耐磨白口铸铁、非锰系耐磨合金钢,耐磨球墨铸铁、耐磨复合材料和堆焊耐磨件等。图1-1所示为钢铁耐磨材料发明专利技术领域分类分布。
从专利申请数量所占比例来看,耐磨复合材料约占41%,是目前重点研究和开发的技术领域,集中出现了各类金属基耐磨复合材料,但能够产业化的复合材料技术相对较少,专利含金量较低。非锰系耐磨合金钢约占25%,作为传统的合金耐磨材料,在建材、电力、矿山和建筑等领域有着无法替代的作用。耐磨锰钢占2%左右,其中含中锰钢和高锰钢耐磨材料。在工况存在冲击磨损情况下,耐磨
表1-1 钢铁耐磨材料专利申请的地域分布情况
锰钢不失为一种较好的耐磨材料,比如矿山圆锥破碎机轧臼壁、破碎壁,颚破机颚板,锤破机锤头等耐磨件。耐磨白口铸铁约占5%,其中以高铬铸铁为典型代表,由于添加不同铬量,辅以其他合金元素(如Mo、Ni、v、W等),材料的硬度和淬透性都有不同程度提高。耐磨球墨铸铁和堆焊耐磨件各约占2%。球墨铸铁价格较低廉,并有着良好的铸造性能。堆焊耐磨件是利用焊接技术在耐磨件磨损表面进行多次焊接高硬耐磨材料的技术,在某些特殊领域,如立磨和中速磨的磨辊和磨盘现场修复时,具有一定优势,但其抗冲击能力不足,因此应用范围受限。
图1-1 钢铁耐磨材料发明专利技术领域分类分布
1—耐磨锰钢,2% 2—耐磨白口铸铁,5% 3—非锰系耐磨合金钢,25% 4—耐磨球墨铸铁,2% 5—耐磨复合材料,41% 6—堆焊耐磨件,2% 7—其他,23%
(2)发明专利地域分布 国内钢铁耐磨材料发明专利地域分布如图1-2所示。发明专利按地域排名,其中实力较强的地域是江苏、北京、上海、辽宁和陕西,表明这些地方对钢铁耐磨材料知识产权的重视程度。这些地方大都有其鲜明的特点,江苏省在该领域专利最多,而且多数为企业申请,说明企业在知识产权方面得到重视和加强,同时专利也为企业带来效益和利润。山东、云南和广东次之。
图1-2 国内钢铁耐磨材料发明专利地域分布
1—江苏,15% 2—北京,11% 3—上海,9% 4—辽宁,8% 5—陕西,8% 6—山东,5% 7—云南,4% 8—广东,4% 9—黑龙江,3% 10—四川,3% 11—河南,3% 12—天津,3% 13—湖南,3% 14—河北,2% 15—山西,2% 16—吉林,2% 17—其他省份,11% 18—国外申请人,7%
国内钢铁耐磨材料发明专利申请和授权的地域分布趋势图如图1-3所示。从图1-3中看出,申请发明专利数量和授权数量的变化趋势大致成比例增加。其中,北京和陕西的授权比例较高,都约为62%,广东授权比例约为40%。
图1-4所示为国外申请人的钢铁耐磨材料发明专利申请和授权地域分布趋势图。从图中可以看出美国、日本、德国等加强了在中国知识产权的申请,为本国企业拥有钢铁耐磨材料的技术优势打下了基础。
(3)发明专利发明人情况 钢铁耐磨材料发明专利申请人分类如图1-5所示。其中,以大学为主体申请人的约占41%,研究院所约占8%,企业约占35%,个人约占11%。企业、研究院所、大学合
图1-3 国内钢铁耐磨材料发明专利申请和授权的地域分布趋势图
图1-4 国外申请人的钢铁耐磨材料发明专利申请和授权地域分布趋势图
报的约占5%。分析可知,发明专利中主要以大学、企业申报为主,其次是研究院和个人。大学如西安交通大学、昆明理工大学、河南科技大学、清华大学、西安建筑科技大学、暨南大学等,在钢铁耐磨材料方面有着多年的研究和基础,其技术有一定沉淀,申请发明专利较多。研究院所如广州有色金属研究院、中国科学院金属研究所、钢铁研究总院、沈阳铸造研究所等,在这些领域进行过多年的开发和研究,申请发明专利也较多。
图1-5 钢铁耐磨材料发明专利申请人分类
1—大学,41% 2—研究院所,8% 3—企业,35% 4—个人,11% 5—企业、研究院所、大学,5%
(4)实用新型专利领域分布 与发明专利相比,实用新型专利主要集中在耐磨锰钢、耐磨白口铸铁、非锰系耐磨合金钢、耐磨复合材料和堆焊耐磨件等。钢铁耐磨材料实用新型专利技术领域分布见图1-6。实用新型专利主要以非锰系耐磨合金钢为主,约占46%,耐磨白口铸铁和耐磨复合材料各约占12%。从专利技术分析,这些专利主要以实用技术铸造、复合产品和方法着手申请,注重方法创新,相对易于申请和授权。
(5)实用新型专利地域分布 国内钢铁耐磨材料实用新型专利地域分布如图1-7所示。江苏和山东排名靠前,分别占11%,是耐磨
图1-6 钢铁耐磨材料实用新型专利技术领域分布
1—耐磨锰钢,5% 2—耐磨白口铸铁,12% 3—非锰系耐磨合金钢,46% 4—耐磨球墨铸铁,0 5—耐磨复合材料,12% 6—堆焊耐磨件,5% 7—其他,20%
图1-7 国内钢铁耐磨材料实用新型专利地域分布
1—江苏,11% 2—山东,11% 3—河南,10% 4—辽宁,9% 5—河北,8% 6—上海,5% 7—浙江,5% 8—湖南,4% 9—安徽,4% 10—陕西,4% 11—广东,4% 12—黑龙江,3% 13—江西,3% 14—天津,2% 15—山西,2% 16—湖北,2% 17—其他省份,13%
材料专利申请强省。其次是河南、辽宁等。
钢铁耐磨材料实用新型专利申请和授权的趋势变化图如图1-8所示。从图1-8中可以看出,实用新型专利的申请和授权比例相对较高。由于实用新型专利不进行实质审查,只要具备创新性,一般情况下就可授权。虽然实用新型专利的重要性不如发明专利,但其实用性特色鲜明,应该予以重视。
图1-8 钢铁耐磨材料实用新型专利申请和授权的趋势变化图
(6)实用新型专利发明人情况 钢铁耐磨材料实用新型专利申请人分类如图1-9所示。经分析得知,实用新型专利的申请主体主要是企业和个人,分别约占有47%和35%。大学和研究院所申请实用新型专利较少,这说明大学和研究院所不太重视实用新型专利。
3.专利技术特征分析
(1)耐磨锰钢(奥氏体锰钢)该领域共公开申请专利28项,涉及中锰钢、高锰钢和超高锰钢等,有合金开发、耐磨件铸造和热处理方法等。
1)超高锰合金耐磨钢(ZL96118609.7)。涉及的是锰含量高的超高锰合金耐磨钢,目的是通过最佳组成配比和热处理,使其金相组织在奥氏体的基体上,弥散地分布着大量碳(氮)化物,保持韧性和提高强度,使用寿命可延长0.5～1倍。
图1-9 钢铁耐磨材料实用新型专利申请人分类
1—大学,9% 2—研究院所,6% 3—企业,47% 4—个人,35% 5—企业、研究院所、大学,3%
2)一种用于耐磨铸件的含钨高锰钢(ZL200510041992.3)。其化学成分(质量分数,%)为:C0.95～1.35,Mn11.5～14,Si0.3～1.0,Cr0.2～1.0,W0.2～0.6,Mo0.2～0.4,P≤0.07,余量为铁。或其中W的质量分数为3.5%～4.2%或0.7%～2.0%,且不含Mo。还可以在上述含钨合金钢加入稀土元素RE,其质量分数为0.02%～0.15%。高锰钢中加入W,能明显提高钢的强度和韧性。W和其他合金元素配合有良好的综合作用。含钨的高锰钢和普通高锰钢相比,性能较高。
3)含钨高锰钢(20081002～122.4)。其化学成分(质量分数,%)为:C1.05～1.35,Si0.3～0.9,Mn11～19,W0.5～1.5,P≤0.070,S≤0.045,余量为Fe。该高锰钢还可以含有稀土元素RE,其质量分数为0.01%～0.3%；还可以含有Cr,其质量分数为1.2%～2.5%。含钨高锰钢比起现有的钢种具有韧性好,屈服强度高,加工硬化程度高,耐磨性能更好等优势,从而扩大了高锰钢的应用范围。
4)不热处理团球状碳化物耐磨锰钢(ZL89100672.9)。属于新型强韧耐磨材料,分别以钙硅合金、镁稀土硅铁合金和钇基重稀土硅铁合金作变质剂,对普通锰系耐磨铸钢进行变质处理,不需经热处理即可获得团球状碳化物的锰系铸钢。其冲击韧性高,或硬度显著提高而韧性不下降、耐磨性明显提高,成本低,成品率高,生产工艺简化,可不经热处理,在铸态下广泛用于制造在低、中应力冲击磨粒磨损工况下使用的易损件。
5)一种高耐磨性能的新型锰钢(ZL88105287.6)。在高碳高锰钢中复合添加稀土、钼或钒、钛等合金材料,通过弥散处理,获得固溶强化了的奥氏体基体上弥散分布着球形第二相耐磨质点的金相组织。
(2)耐磨损白口铸铁 耐磨白口铸铁包括铬白口铸铁和普通白口铸铁,共涉及专利59项,涉及各个方面。
1)低铬硅耐磨铸铁及其制造方法(ZL96119063.9)。其化学成分(质量分数,%)为:C1.7～3.2,Cr0.5～5.0,Si1.61～2.4,Mn0.3～2.0,RE0.01～0.3,Mo0～1.0,其余为Fe和不可避免的微量杂质。低铬硅耐磨铸铁抗冲击疲劳性能和抗冲击磨料磨损性能均高于一般的低合金白口铸铁,且其不含价格昂贵的合金元素,因而显著地降低了生产成本。利用电炉或冲天炉生产,采用铸造后再时效处理的工艺步骤,其工艺简单易行,生产成本低廉。
2)中铬硅耐磨耐蚀铸铁及其制造方法(ZL96119062)。其化学成分(质量分数,%)为:C2.1～3.4,Cr5.1～9.9,Si1.5～2.8,Mn0.3～2.0,RE0.01～0.3,Mo0～1.0,Cu0～1.0,Ni0～1.0,其余为Fe和不可避免的微量杂质。在干、湿态冲击磨料磨损条件下,中铬硅耐磨耐蚀铸铁比高硅碳比中铬白口铸铁具有更优异的耐磨性、耐蚀性及抗冲击疲劳性能。采用简单易行的时效处理工艺,省略了复杂的等温淬火热处理工艺,因而显著地降低了生产成本。
3)一种抗磨蚀钢铁材料(ZL02134601)。其化学成分(质量分数,%)为:C 1.2～3.4；Cr 23～30；Si 0.3～2.8；Ni 0.3～1.8；N 0.01～0.3；RE 0.01～0.3；Nb 0.01～1.0；其余为Fe。抗磨蚀钢铁材料在磨料磨损条件下,特别是湿态腐蚀磨损和高温氧化腐蚀磨损条件下,具有优良的抗磨蚀性能及抗磨损性能。
4)电渣熔铸双金属电铲斗齿及工艺(ZL88105135.7)。用高铬耐磨铸铁制作齿尖,用低合金钢制作齿柄,进而用电渣熔铸的方法制成双金属斗齿。
5)超高铬抗磨白口铸铁及生产工艺(ZL98110535.1)。在高铬铸铁中添加稀土元素处理,得到一种高铬抗磨白口铸铁。同等工况条件下,这种铸铁比普通耐磨铸铁寿命提高4～6倍。
6)高铬铸铁磨球(ZL89102932.X)。其化学成分(质量分数,%)为:C2.0～4.0,Si0.3～2.0,Mn0.4～2.5,P0～0.1,S0～0.08,Cr10～25,Mo0～1.5,Cu0～1.2,W0～1.4,v0～1.0,其余为Fe。球耗率为2.2～50g/t水泥。
7)含SiC粉体的高铬铸铁制备方法和耐磨铸件(ZL201110137775.X)。SiC粉体中SiC的质量分数为99.9%,平均粒度为20～40nm,SiC粉体占高铬铸铁总重量的3%～6%。高铬铸铁的化学成分(质量分数,%)还包括:C3.1～3.9,Cr18～22,Si0.5～1.0,Mo0.6～1.6,Mn0.6～1.2,Ni0.1～0.4,v0.04～0.09,S0.011～0.031,P0.018～0.030。SiC纳米粉体可以改变高铬铸铁晶体生长形貌,改变马氏体的生长形态,提高材料的硬度和高温下的抗摩擦磨损性能。
8)高硬度过共晶高铬锰钼钨合金耐磨钢铁材料及其应用(ZL200910037499.2)。其化学成分(质量分数,%)为:C 3.0～5.5,Si0.3～2.0,Cr 25.5～40,Mn 0.3～3.5,Mo 0.1～3.5,W 0.1～3.5,P≤0.1,S≤0.1,余量为铁。还包含以下一种或至少两种的化学成分,各化学成分(质量分数,%)为:Cu 0.1～2.0,Ni 0.1～2.0,Ti0.01～1.0,Zr 0.01～1.0,v0.01～1.0,Nb0.01～1.0,Al0.01～0.1,N0.01～0.3,B0.001～0.03或RE0.01～0.4。高硬度过共晶高铬锰钼钨合金耐磨钢铁材料采用多元合金化,特别是碳、铬、锰、钼和钨的加入,使得该材料与现有的高铬铸铁相比,具有淬透性好,硬度高,耐磨蚀性能和耐磨性更好等优势,从而扩大了材料的应用范围。高硬度过共晶高铬锰钼钨合金耐磨钢铁材料适于制备磨损和腐蚀磨损特别是冲刷腐蚀磨损工况用的零部件。
(3)非锰系耐磨损合金钢 该领域共涉及专利267项,涉及合金钢开发、耐磨件制备、合金钢热处理和方法等。
1)高碳低合金大规格锻造矿用耐磨钢球及其制造方法(ZL201010247793.9)。该方法介绍了热轧圆钢加热至1050～1150℃,保温后剪切成料段,锻造成磨球的工艺技术。
2)一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法(ZL200910090637.3)。利用对轧制后的钢板实施强化控制冷却和再次离线加热淬火工艺路线生产的耐磨钢板硬度大于500HBW,合金总质量分数小于6%。该工艺方法具有低成本、高附加值、工艺稳定易于实现等特点。
3)新型马氏体耐磨钢及其铸钢件生产工艺(ZL20101015～342.6)。这种新型马氏体耐磨钢在铁矿和水泥选矿厂上使用表明,使用寿命比高锰钢提高2～2.3倍。
4)一种耐磨合金钢(ZL201210020353.9)。其化学成分(质量分数,%)为:C0.4～0.6,B1.0～1.2,Si1.8～2.2,Cr2.4～2.8,Mn1.3～1.5,Ce0.08～0.12,v0.2～0.3,Ti0.03～0.15,N0.005～0.01,P<0.05,S<0.05,余量为Fe。
5)高硬高韧低合金耐磨钢及其应用(ZL20091003～500.1)。其化学成分(质量分数,%)为:C0.25～0.35,Si0.3～2.0,Mn0.3～2.0,Cr0.5～2.5,Mo0.1～1.0,Nb0.01～0.2,B0.0005～0.01,RE0.01～0.3,P≤0.04,S≤0.04,余量为Fe。低合金耐磨钢还包含以下一种或至少两种的化学成分,各化学成分(质量分数,%)为:Ni0.1～2.0,W0.1～1.0,Cu0.1～1.0,Zr0.01～0.2,Ti0.01～0.2,v0.01～0.2或Al0.01～0.1。由于加入铌、硼和稀土元素,使得高硬高韧低合金耐磨钢淬透性更好,韧性更好,初始硬度高,加工硬化程度高,耐磨性能更好,从而扩大了材料的应用范围。高硬高韧低合金耐磨钢适于制备磨损特别是冲击磨损工况用的零部件。
6)中合金耐磨钢及其应用(ZL20091003～498.8)。其化学成分(质量分数,%)为:C 0.25～0.45,Si0.3～2.0,Mn0.3～1.5,Cr3.0～6.0,Mo0.2～1.0,B0.001～0.01,RE0.01～0.3,P≤0.04,S≤0.04,余量为Fe。还可以包含以下一种或至少两种的化学成分,各化学成分(质量分数,%)为:Nb0.01～0.2,Ni0.1～1.0,W0.1～1.0,Ti0.01～0.2,Zr0.01～0.2,v0.01～0.2或Al0.01～0.1。由于加入硼元素和稀土元素,使得中合金耐磨钢淬透性更好,韧性更好,初始硬度高,加工硬化程度高,耐磨性能更好,从而扩大了材料的应用范围。
7)一种湿式弱酸性介质用抗磨蚀材料(ZL200810198621.X)。其化学成分(质量分数,%)为:C0.17～0.26,Cr12.5～14.5,Mn0.5～1.2,Ni0.01～0.18,Mo0.2～0.6,Cu0.5～1.2,P<0.05,S<0.05,Si0.3～0.9,其余为Fe。抗磨蚀材料在50℃±1℃和弱酸性介质动态冲击腐蚀磨损条件下,具有优良的综合抗腐蚀磨损性能。
(4)耐磨损球墨铸铁 该领域共涉及专利13项,但应用在磨料磨损工况的相对较少。
1)一种耐磨球墨铸铁(ZL91106465.6)。这种耐磨球墨铸铁通过淬火及低温回火后,其抗拉强度为800～1200MPa,冲击韧度为20～40J/cm2,硬度为35～55HRC。该铸铁是用来制造球磨机衬板的一种理想耐磨材料。
2)球墨铸铁激光强化工艺(ZL201010554439.0)。采用高能量的激光束快速扫描工件表面,加热到奥氏体化相变温度和熔点间的温度范围,使球墨铸铁工件的硬化层组织细密,极大地提高了工件的硬度和耐磨性能。激光淬火对基体的热影响区很小,减轻了零件的变形和开裂倾向,强化质量高,同时工艺过程易实现自动控制。
3)低合金珠光体球墨铸铁(ZL201010175190.2)。其化学成分(质量分数,%)为:C3.6～3.8,Si2.2～2.4,Mn0.5～0.7,Cu0.24～0.4,Cr0.04～0.05,Mo0.11～0.14,RE0.03～0.04,Mg0.03～0.035,P0～0.06,S0～0.03。此低合金珠光体球墨铸铁用于生产发动机曲轴,取得了明显的效果,满足了发动机使用性能要求；并进行了装机500h耐疲劳试验,满足用户对曲轴产品的使用要求。这种低合金珠光体球墨铸铁的抗拉强度和伸长率得到了提高,还具有较好的耐磨性能和较低的制造成本。
4)一种用于重型货车制动盘的球墨铸铁(ZL200910229533.6)。其化学成分(质量分数,%)为:C3.6～3.8,Si2.0～2.5,Mo0.5%～0.6%,Sb0.008～0.02,Mn0～0.4,S0～0.02,P0～0.04,Mg0.03～0.06,RE0.02～0.05,余量为Fe。该球墨铸铁在冷热循环使用条件下的热疲劳性能和耐磨性能高,强度高,碳化物含量低,韧性好,热应力小,大大提高了热疲劳强度,从而延长了重型货车制动盘的使用寿命。
5)球墨铸铁曲轴(ZL201110307850.2)。其组成成分(质量分数,%)为:球墨铸铁～5～80,废钢15～20,球化剂0～0.6,锑0～0.02,铜0.4～0.5,硅0.6～0.8,余量为废曲轴。其中球墨铸铁的化学成分(质量分数,%)为:C3.9～4.4,Si0.6～0.8,Mn0～0.3,P0～0.5,S0～0.03；废钢的化学成分(质量分数,%)为:C0.3～0.45,Si0.2～0.3,Mn0.2～0.3。曲轴铸态力学性能相当于QT900-4,提高了曲轴的伸长率、抗拉强度及耐磨性,从而有效地延长了曲轴的使用寿命。
6)水泵上应用的高强度耐磨球墨铸铁(ZL201110174229.3)。其化学成分(质量分数,%)为:C3.72～3.90,Si2.20～2.70,Mn0.17～0.23,P≤0.07,S≤0.02,Ni≤2.0,Mo0.1～0.2,Cu0.6～0.8,Mg0.03～0.06,RE0.02～0.04,余量为Fe。铸铁的配料比(质量分数,%)为:低锰铸造生铁58,回炉料31.5,35废钢6,镍板1.3,钼铁0.20,纯铜0.5,球化剂1.5,复合孕育剂1.0。经熔炼、浇注,再经热处理后得到铸件。该铸铁耐磨性较普通球墨铸铁明显提高,可达到白口铸铁程度,应用到水泵上,比普通球墨铸铁可使其寿命延长2倍以上。
7)一种耐磨球墨铸铁及其制备方法(ZL200910144848.0)。其化学成分(质量分数,%)为:C3.5～3.7,Si2.8～3.3,Mn≤0.5,S<0.02,P0.15～0.4,余量为Fe。与现有技术相比,利用稀土元素来获得均匀、连续分布、硬度高且不降低铸铁伸长率的二元磷共晶组织球墨铸铁。这种球墨铸铁特别适用于输送固态粉粒状物质。
(5)耐磨损钢铁复合材料 该领域共涉及专利28～项,内容涉及较广,主要是通过各种强化介质和钢铁基复合来制备耐磨损复合材料。
1)一种复合材料磨辊与磨盘及其负压铸造方法(ZL200910023027.1)。首先将WC颗粒与粘结剂制成膏状,填充于模具中形成蜂窝状预制体,并置于铸型型腔的端面侧,然后熔炼金属母体材料形成金属液,浇注形成复合材料磨辊与磨盘。该方法的增强体采用蜂窝状结构,一方面有利于阻挡金属液的冲刷作用,利于铸件稳定生产,减少废品率；另一方面,蜂窝状的增强体可以实现复合材料磨辊服役过程中的宏观阴影效应,有助于提高材料耐磨性,同时又可以避免纯块状增强体剥落或掉块的现象。
2)一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法(ZL 201010235199.8)。陶瓷颗粒增强体是由WC陶瓷颗粒在真空高温环境中烧结而成的,通过设计不同形状尺寸的模具,可以将预制体制成所要求的各种形状,如块状和蜂窝状等。将预制体规则排列在铸型端面,采用负压浇铸方法浇铸金属后,金属液通过铸渗作用渗入预制体中陶瓷颗粒增强体(孔隙中)形成复合材料。在铸件的工作面上,基体金属与所形成复合材料共存,既提高了耐磨件的耐磨性,又有一定的抗冲击性。
3)陶瓷颗粒增强复合耐磨件及其制造方法(ZL201010235198.3)。将陶瓷颗粒与金属粉混合均匀,填充于特定的模具中。将陶瓷颗粒和金属粉连同模具一起放入真空烧结炉内进行烧结,金属粉将陶瓷颗粒粘结在一起形成预制体。将预制体放入铸型型腔的端面侧,浇入金属液使预制体内的金属粉熔化成液体形成铸渗通路,使得金属液更容易渗透陶瓷颗粒,在原位形成颗粒增强复合材料。
4)网络互穿型陶瓷-金属复合材料及其制备方法(201010256158.7)。碳化硅陶瓷支架包括单层、双层和多层结构。金属基体与陶瓷支架通过铸造工艺浇注为一体制备复合材料。
5)一种金属基复合材料的制备方法(ZL200810227327.7)。先将增强颗粒按比例加入金属熔体内,然后通过喷嘴向熔体中输送脉冲高压惰性气流,脉冲高压惰性气流在熔体内形成周期性的气泡并迅速膨胀。脉冲高压惰性气流运动在熔体中产生强烈的涡流,使增强颗粒在熔体内均匀分散,从而制备得到复合材料。
6)消失模铸造陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法(ZL201110445139.3)。将硬质陶瓷颗粒与熟化后的泡沫珠粒按任意比例混合均匀,再将混合物填入模具的固化模腔中进行固化,以制作陶瓷增强体均匀分布其中的泡沫模。然后,按常规消失模方法造型,在型腔中放置所得泡沫模,浇注金属液,即可得到硬质陶瓷颗粒在基材金属中弥散分布的陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料。
7)陶瓷颗粒局部定位增强耐磨复合材料的制造方法(ZL201110183449.2)。先制作若干个多孔状硬质陶瓷颗粒预制体,然后将各多孔状硬质陶瓷颗粒预制体间隔地固定在砂模中的局部位置,再将金属液浇铸到砂模中得到耐磨复合材料。其中预制体的制作方法是先设计一个金属壳体,然后将硬质陶瓷颗粒填充到金属壳体内连同金属壳体一起制成多孔状硬质陶瓷颗粒预制体。该方法制造的耐磨复合材料的硬质陶瓷颗粒与金属基体的界面结合良好,结合强度高,使耐磨复合材料具有良好的耐磨性能和整体韧性,延长了耐磨复合材料的使用寿命,而且硬质陶瓷颗粒特别适合采用Al2O3或ZTA陶瓷颗粒,这样有利于降低耐磨复合材料的成本。
8)一种复合材料预制体的制备工艺(ZL201010235201.1)。采用一种合金粉末,并用无水乙醇将其与铁基合金浸润或不浸润的陶瓷颗粒和金属粉调制成混合物,填入特别设计的石墨模具中,烘干后进行真空烧结,得到整体呈多孔结构的复合材料预制体。该工艺不使用粘结剂和不发气,有利于铸渗。将预制体放在铸型端面侧,浇入熔融金属液后,金属液渗透预制体在原位形成复合材料,能够实现耐磨部件的选择性局部增强延长部件使用寿命。
9)复合耐磨件的预制体及用该预制体制造耐磨件的方法(ZL201010235200.7)。预制体由碳化物陶瓷颗粒或者由硬质合金破碎而来的颗粒与金属粉末混合,并在高温下烧结而制成。通过设计不同的模具,可以将预制体制成特定形状,如柱状、条状、块状、蜂窝状等。将预制体规则排列在铸型端面,采用普通或负压铸造方法浇铸液态金属后,金属液浸渗入预制体形成复合材料耐磨件。
10)一种钢基颗粒增强复合材料抗磨件的制造方法(201110178356.0)。第一步,将载体材料制成粘流态载体；第二步,将经预处理后的增强颗粒均匀混入粘流态载体中,膨化或固化形成与抗磨件形状尺寸相适应的预制体；第三步,将预制体放入模具腔内,把钢液浇入压室；第四步,加压充型,在载体汽化消失的同时将增强颗粒裹入钢液中；第五步,保压至钢液完全凝固,得到内部含有抗磨颗粒,外形与模具腔一致的抗磨件。
11)一种高锰钢基SiC陶瓷颗粒复合材料的制备方法(ZL201010125434.6)。将增强颗粒表面合金化处理,切割消失模模样,在模样待复合位置填充颗粒,之后按照常规消失模铸造工艺进行涂料涂覆和造型,浇注金属得到复合材料。
12)一种破碎机复合材料锤头及其铸造方法(ZL200910021871)。将WC颗粒填充于柱状金属网中,密封后形成预制体并置于铸型型腔的端面侧,浇注钢液并在真空负压下成形。锤端即工作面或打击面由金属母体与均匀分布于其中的柱状增强体组成,柱状增强体硬度为55～67HRC,具有优异的抗冲击磨损性能；增强体与金属母体的界面,以及柱状增强体中WC颗粒与基体的界面呈良好的冶金结合。
13)陶瓷颗粒增强铁基复合材料及其制备方法(ZL200710029943.7)。将粒度为177mm的金属陶瓷颗粒放置在铸造型腔之内,向铸型内浇注钢液或铸铁液,凝固冷却制备得到陶瓷颗粒增强铁基复合材料。其工作表面陶瓷颗粒面积分数为15%～45%,陶瓷颗粒硬度≥66HRC,含有陶瓷颗粒的复合层厚度为1715mm。所制得的复合材料的耐磨性是其基体材料的5倍以上。该方法适于制备较厚大的耐磨损复合铸件。
1.2.4 耐磨材料产业研发平台及资源
目前,我国耐磨材料行业分布于高校和研究院所的主要研发平台如下。
1.暨南大学
暨南大学建有“中国铸造行业耐磨材料工程研究中心”、“省部产学研结合高性能耐磨材料共性技术创新平台”、“广东省耐磨及特种功能材料工程技术研究开发中心”、“暨南大学耐磨材料工程研究中心”。暨南大学是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”和“广东耐磨材料产学研技术创新联盟”理事长单位和秘书处挂靠单位,是“全国铸造标准化技术委员会耐磨材料标准化工作组”负责单位。暨南大学是“中国铸造协会耐磨铸件分会”副理事长单位和“中国金属学会耐磨材料学术委员会”副主任委员单位。
2.西安交通大学
西安交通大学建有“金属材料强度国家重点实验室”、“西安交通大学铸造及耐磨材料研究所”。西安交通大学是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”副理事长单位和“中国金属学会耐磨材料学术委员会”副主任委员单位。
3.河南科技大学
河南科技大学建有“摩擦学与材料防护教育部工程研究中心”、“河南省耐磨材料工程技术研究中心”。河南科技大学是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”理事单位和“中国金属学会耐磨材料学术委员会”副主任委员单位。
4.西安建筑科技大学
西安建筑科技大学建有“耐磨材料与技术教育部工程研究中心”、“陕西省耐磨材料工程技术研究中心”、“西安建筑科技大学耐磨材料研究所”。
5.沈阳铸造研究所
沈阳铸造研究所建有“机械工业造型材料及重要铸件产品质量监督检测中心”。沈阳铸造研究所是“中国机械工程学会铸造分会”和“全国铸造标准化技术委员会”秘书处挂靠单位。
6.广州有色金属研究院
广州有色金属研究院建有“广东省金属材料公共实验室”、“广州有色金属研究院金属加工与成型技术研究所”。广州有色金属研究院是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”理事单位。
7.合肥水泥研究设计院
合肥水泥研究设计院建有“合肥院水泥装备制造和设备加工的基地”和“合肥中亚建材装备立磨生产基地”。
8.华中科技大学
华中科技大学建有“材料成形与模具技术国家重点实验室”和“华中科技大学华铸软件中心”。华中科技大学是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”理事单位。
9.佳木斯大学
佳木斯大学建有“耐磨材料与表面技术教育部工程技术研究中心”。佳木斯大学是“中国金属学会耐磨材料学术委员会”副主任委员单位。
10.北京工业大学
北京工业大学建有“北京工业大学材料学院材料加工技术研究所”。北京工业大学是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”理事单位。
11.昆明理工大学
昆明理工大学建有“云南省先进成型制造工程技术研究中心”。昆明理工大学是国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”理事单位。
12.清华大学
清华大学建有“先进成形制造教育部重点实验室”。
13.吉林大学
吉林大学建有“汽车材料教育部重点实验室”。
14.北京科技大学
北京科技大学建有“北京科技大学冶金工程研究院”。
1.2.5 耐磨材料行业组织建设
目前,我国耐磨材料行业主要有以下几个行业组织。
1.中国铸造协会耐磨铸件分会
中国铸造协会耐磨铸件分会于2008年成立,现有会员单位百余家,是我国耐磨材料(铸件)综合性行业组织。耐磨铸件分会积极开展对耐磨材料(铸件)行业的调研,为会员提供国内外的技术及市场信息,组织技术交流,开展技术服务和咨询,参加行业相关标准的制修订工作；协调和促进企业间的经济与技术合作,加强经营管理和生产技术的交流,组织行业的技术及管理培训工作,推动行业和企业整体素质的提升；组织企业的国际技术交流和市场考察,积极促进技术引进和产品出口。中国铸造协会耐磨铸件分会主办的《中国耐磨铸件》会刊和每年一度的“中国耐磨铸件年会”是有较大影响力的行业综合信息交流平台,编撰的《中国耐磨铸件重点骨干企业》汇编和连续参与组织的耐磨铸件大型展会成为推介企业的重要渠道。
2.钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟
根据科技部等六部门文件,在中国铸造协会推动和支持下,2010年暨南大学和中国铸造协会耐磨铸件分会牵头组织构建了国家“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”。“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”现有29个成员单位(6所大学、1个行业协会、1个研究院所,21个大中型行业骨干企业)。“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”是我国耐磨材料行业的协同创新体和产学研合作平台,主要任务是组织企业、大学和科研机构等围绕产业技术创新的共性和关键问题,开展产学研技术合作,制修订产业技术路线图,突破产业发展的核心技术,制修订国家和行业技术标准；建立公共技术平台,实现创新资源的有效分工与合理衔接,实行知识产权共享；实施技术转移,加速科技成果的商业化运用,提升产业整体竞争力,促进产业结构优化升级,实现节能(节材)减排；联合培养人才,加强人员的交流互动,支撑国家核心竞争力的有效提升。近年来,“钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟”承担了一批国家、部门和省市科技项目,联合投入产学研合作,研发出一批产业和企业急需的共性关键技术。
3.中国金属学会耐磨材料学术委员会
中国金属学会耐磨材料学术委员会成立于1980年,是国内耐磨材料与磨损领域较有影响的学术组织。耐磨材料学术委员会已先后主办了13届全国耐磨材料大会(学术会议),组织编写了由冶金工业出版社出版的《金属磨损和耐磨材料手册》和由机械工业出版社出版的《耐磨材料应用手册》。耐磨材料学术委员会学术交流涉及金属耐磨材料、非金属耐磨材料、复合材料、表面工程、耐磨理论及磨损失效分析等方面。
4.中国机械工程学会磨损失效分析与抗磨技术专业委员会
中国机械工程学会磨损失效分析与抗磨技术专业委员会始建于1984年,曾组织出版了《磨损失效分析案例汇集》,组织“全国球磨机磨球评优选材工作”和“破碎机齿板综合评优活动”。近年来,该专业委员会连续在上海主办了耐磨材料与抗磨技术研讨会和展览会。
5.中国建材机械工业协会耐磨材料及抗磨技术分会
中国建材机械工业协会耐磨材料及抗磨技术分会成立于2005年,是建材行业所特有的耐磨材料组织。近年来,与《新世纪水泥导报》编辑部联合主办了几届中国水泥工业耐磨材料技术研讨会,与中国机械工程学会磨损失效与抗磨技术专业委员会联合编著了《水泥工业耐磨材料与技术手册》。
1.2.6 耐磨材料标准化体系建设
产品战略、技术战略、专利战略、标准战略是企业发展的四大战略,而其中标准战略地位甚高。人才、创新、品牌、知识产权、标准构成了企业的核心竞争力,其中标准举足轻重。国家标准代表着所在国家产品的水平。近年我国开始重视耐磨材料标准体系建设。
1.铸造耐磨材料国家标准历史回顾
1)GB/T 3180—1982《中锰抗磨球墨铸铁技术条件》,已废止。
2)GB/T 5680—1985《高锰钢铸件技术条件》,1998年修订为GB/T 5680—1998《高锰钢铸件》,现已修订为GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》。
3)GB/T 8263—1987《抗磨白口铸铁件》,1999年修定为GB/T8263—1999《抗磨白口铸铁件》,现已修订为GB/T 8263—2010《抗磨白口铸铁件》。
4)GB/T 13925—1992《铸造高锰钢金相》,2010年修订为GB/T13925—2010《铸造高锰钢金相》。
5)GB/T 17445—1998《铸造磨球》,2009年修订为GB/T17445—2009《铸造磨球》。
6)GB/T 24597—2009《铬锰钨系抗磨铸铁件》。
7)GB/T 26651—2011《耐磨钢铸件》。
8)GB/T 26652—2011《耐磨损复合材料铸件》。
2.全国铸造耐磨材料标准化技术组织建设
耐磨材料及其铸件已发展成为一个相对独立的产业,业内企业已对耐磨材料这一独立分类取得共识,某些国家标准已不能用原方法分类管理。全国铸造标准化技术委员会已取得共识,在国家铸造标准化体系表中将耐磨材料作为一个独立体系；目前制修订的耐磨材料及其铸件的国家标准已有7项,构成了独立的耐磨材料标准体系。国际上已建有独立的耐磨材料标准化组织,即“ISO/TC25/WG12耐磨铸铁标准化工作组”。近期我国建立了全国铸造标准化技术委员会耐磨材料标准化工作组,作为全国铸造耐磨材料标准化技术组织,主要负责铸造耐磨材料国家标准和行业标准的制修订工作。
3.国家标准与行业标准、企业标准的关系
从技术要求而言,企业标准应该高于行业标准,行业标准应该高于国家标准。国家标准体现国家对材料、产品、试验方法等基本技术要求。行业协会标准和联盟标准是尚未形成国家标准和行业标准的行业组织内部技术规范。地方标准具有区域特色。国家标准、行业标准、协会标准、联盟标准、地方标准和企业标准相辅相成,构成标准体系。
1.2.7 耐磨材料国家标准分析
1.GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》
(1)标准的主要内容
1)奥氏体锰钢铸件的牌号及其化学成分应符合表1-2规定。
表1-2 奥氏体锰钢铸件的牌号及其化学成分
(续)
注:允许加入微量v、Ti、Nb、B和RE等元素。
2)热处理。当铸件厚度小于45mm且碳的质量分数少于0.8%时,ZG90Mn14Mo1可以不经过热处理而直接供货。厚度大于或等于45mm且碳的质量分数高于或等于0.8%的ZG90Mn14Mo1以及其他所有牌号的铸件必须进行水韧处理(水淬固溶处理),铸件应均匀地加热和保温,水韧处理温度不低于1040℃,且须快速入水处理,铸件入水后水温不得超过50℃。
3)硬度。除非供需双方另有约定,室温条件下铸件硬度应不高于300HBW。
4)铸件的尺寸和重量偏差应符合图样或订货合同规定。如图样和订货合同中无规定,铸件尺寸偏差应达到GB/T 6414—1999中CT11级的规定,铸件重量偏差应达到GB/T 11351—1989中MT11级的规定。
5)金相组织、力学性能、弯曲性能和无损探伤检验。经供需双方商定,室温条件下可对锰钢铸件、试块和试样进行金相组织、力学性能(下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冲击吸收能量)、弯曲性能和无损探伤检验,可规定下列补充要求(A1、A2、A3和A4)中的一项或多项作为产品验收的必检项目,而未规定的条款不作为验收依据。
A1金相组织检验
除了ZG120Mn7Mo1,水韧处理后其他牌号铸件或附铸试块的显微组织应为奥氏体或奥氏体加少量碳化物。
A1.1碳化物按GB/T 13925—2010中规定分未熔、析出和过热三类级别进行评定。
A1.1.1未溶碳化物级别不大于W3级为合格。
A1.1.2析出碳化物级别不大于X3级为合格。
A1.1.3过热碳化物级别不大于G2级为合格。
A1.1.4碳化物超过A1.1.1、A1.1.2或A1.1.3规定时,可在铸件或附铸试块上取样复查,或在铸件及其附铸试块重新水韧处理后取样复检。其复检结果若过热碳化物超过规定者应判废,未熔和析出碳化物超过规定者允许重新水韧处理。但是,未经需方同意,不允许对铸件及试块进行多于两次的重新热处理。
A1.2非金属夹杂物按GB/T 13925—2010中规定评级,不大于4A和4B级且视场内超过6mm的夹杂物不超过2个为合格。
A1.3晶粒度按GB/T 6394—2002中规定评级,显微晶粒度不小于2级为合格。
A1.4金相试样的制取应距铸造表面不小于6 mm。试验方法按GB/T 13925—2010规定进行。
A2力学性能(下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冲击吸收能量)检验
A2.1经水韧处理后的ZG120Mn13和ZG120Mn13Cr2试样的力学性能(下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冲击吸收能量)应符合表1-3的规定。
表1-3 奥氏体锰钢及其铸件的力学性能
A2.2拉伸试验按GB/T 228.1—2010的规定执行。冲击试验按GB/T 229—2007的规定执行。
A2.3所用试样取自浇铸铸件时单独铸出试块,也可在铸件或铸件附铸试块上切取。单铸试块的形状和尺寸应符合标准附录的要求。除另有规定外,单铸试块与其所代表的锰钢和铸件应用相同工艺同炉一起进行水韧处理。在未完成水韧处理之前,附铸试块不可与铸件本体脱离。如果需方未提出特殊要求,附铸试块的位置和尺寸由供方决定。
A2.4冲击吸收能量检验按批进行,每一批取三个U型缺口(缺口深度为2mm)的夏比冲击试样,三个试样冲击吸收能量的平均值应符合表1-3中的规定。三个检验中只允许有一个值低于规定值,但不得低于规定下限值的70%。若不合格,可从同一批中取三个备用冲击试样进行复检,复检结果与原结果相加重新计算平均值。若新平均值不能满足规定的要求,或复检值中有任何一个低于规定的下限值的70%时,则该批铸件为不合格。
A3弯曲性能检验
A3.1弯曲试样和其所代表的锰钢用同炉钢液在单独的铸型中浇铸。其断面尺寸为13mm×19mm,长度为300mm,而且除了需要清理表面不平整或脱碳层外,试样无需加工和磨削就可进行水韧处理和检验。
A3.2在室温条件下,试样应能向着断面13mm厚度方向冷弯150°而不完全断裂。如果弯曲后试样表面有裂纹,但试样仍保持在一块上,同样视为合格。
A4无损探伤
A4.1渗透探伤
用渗透探伤检测铸件表面缺陷时,需要检查的表面和验收的质量等级由供需双方商定,其检测方法和评级标准按GB/T 9443—2007的规定执行。
A4.2射线照相检查
用X射线或γ射线检查铸件内部缺陷时,需要检查的范围和验收的质量等级由供需双方商定,其检查方法和评级标准按GB/T5677—2008的规定执行。
(2)与原标准(GB/T 5680—1998)对比情况 与原标准GB/T5680—1998《高锰钢铸件》相比,GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》整体技术水平提高了,主要技术内容修订如下:
1)根据GB/T 5613—1995《铸钢牌号表示方法》,借鉴ISO13521:1999《奥氏体锰钢铸件》中碳含量的表示方法,修改了该标准牌号表示方法,例如ZG120Mn13Cr2。调整和增加了牌号,将原ZGMn13-1、ZGMn13-2和ZGMn13-3合并调整为ZG100Mn13和ZG120Mn13；将原ZGMn13-4和ZGMn13-5分别更名为ZG120Mn13Cr2和ZG110Mn13Mo1；新增加ZG120Mn7Mo1、ZG120Mn13W1、ZG120Mn13Ni3、ZG90Mn14Mo1、ZG120Mn17和ZG120Mn17Cr2六个牌号。
2)依据ISO 13521:1999规定,调整了化学成分,各牌号碳的质量分数上限定为1.35%,硅的质量分数上限定为0.9%。对有害元素P进行了强制控制,降低了磷含量,原有牌号磷的质量分数上限由0.070%降至0.060%,提高了技术要求。根据国内外生产和应用的实际情况,各牌号允许加入微量v、Ti、Nb、B和RE等元素,以提高奥氏体锰钢铸件的综合性能。
3)减小了锰钢铸件尺寸公差,铸件尺寸偏差由CT13级修改为CT11级,提高了技术要求。减小了铸件重量公差,铸件重量偏差由MT13级修改为MT11级,提高了技术要求。修改了重大焊补要求,重大焊补须经需方事先同意,实际上是提高了技术要求。
4)增加了铸件本体附铸试块要求,并要求在未完成水韧处理之前,附铸试块不可与铸件本体脱离,以便在一定程度上附铸试块可以代表铸件。
5)修改了硬度检验规则,由原来规定硬度检验在单独铸出检测力学性能用试块上进行,修改为硬度应在铸件表面下方2mm以上处测试。当硬度在铸件本体测试有困难时,硬度也可以在铸件本体的附铸试块上测试。
6)修改了金相试样取样要求,由原来规定金相组织检验可在铸件或单独铸出检测力学性能用试块上进行,修改为应在铸件或附铸试块上进行。
7)增加了晶粒度要求,晶粒度按GB/T 6394—2002中规定评级,显微晶粒度不小于2级为合格,有助于保证锰钢铸件质量。
8)提高了单铸试块(试样)的热处理要求,除另有规定外,单铸试块(试样)与其所代表的锰钢铸件应用相同工艺同炉一起进行水韧处理。
9)与其他铸钢国家标准相同,结合我国铸钢生产和检测实际情况,增加了单铸Y型试块规范。
(3)与国际标准对比情况GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》修改采用了国际标准ISO 13521:1999《奥氏体锰钢铸件》(英文版)。该标准整体技术水平与ISO标准相当,但有部分我国特色,主要的技术性差异如下:
根据我国锰钢铸件生产实际情况,增加了含钨奥氏体锰钢铸件牌号；增加了金相组织要求,规定了碳化物、非金属夹杂物、晶粒度级别和检验规则,有助于保证锰钢铸件质量；增加了常用的ZG120Mn13和ZG120Mn13Cr2试样的力学性能(下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、冲击吸收能量)要求,有助于保证锰钢铸件质量；增加了无损探伤检验要求,有助于保证锰钢铸件质量；增加了对铸件外观质量的规定。
2.GB/T 13925—2010《铸造高锰钢金相》
(1)标准的主要内容GB/T 13925—2010《铸造高锰钢金相》与GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》配套使用。标准主要内容如下:
1)范围。该标准规定了铸造高锰钢金相取样方法和显微组织、碳化物、晶粒度及非金属夹杂物级别的评定依据。该标准适用于GB/T5680—2010《奥氏体锰钢铸件》中所规定的除了ZG120Mn7Mo1之外的水韧处理的奥氏体锰钢铸件。
2)取样方法。试样在铸件或其附铸试块上切取,也可直接在铸件上进行金相观察。试样在切取和制备过程中应防止热影响。
3)碳化物评级。浸蚀剂可选用4%(体积分数)硝酸酒精、甘油混合酸(HNO3、HCl及甘油体积比为1∶2∶3)和过饱和苦味酸等。放大倍数为500倍；评定视场:ϕ80mm,选取最严重的视场评定。未溶碳化物评级见表1-4,析出碳化物评级见表1-5,过热碳化物评级见表1-6。
表1-4 未溶碳化物评级
注:平均直径小于2mm的未溶碳化物在评级时不予计数。
表1-5 析出碳化物评级
表1-6 过热碳化物评级
4)晶粒度评级。按GB/T 6394—2002的规定进行评定。
5)非金属夹杂物(氧化物+硫化物)评级。放大倍数为100倍；评定视场:ϕ80mm,选取最严重的视场评定。非金属夹杂物评级见表1-7。
表1-7 非金属夹杂物评级
评级图详见GB/T 13925—2010《铸造高锰钢金相》。
(2)与原标准(GB/T 13925—1992)对比情况 与GB/T13925—1992《铸造高锰钢金相》相比,GB/T 13925—2010《铸造高锰钢金相》主要技术内容修订如下:
1)扩大了标准适用范围。该标准适用于GB/T 5680—2010《奥氏体锰钢铸件》中除了ZG120Mn7Mo1之外的水韧处理的奥氏体锰钢铸件,即适用9个奥氏体锰钢铸件牌号。
2)修改和明确了金相试样取样和观察位置,将原标准中金相试样在试块上制取也可在铸件上切取,修改为“试样在铸件或其附铸试块上切取,也可直接在铸件上进行金相观察”。这一要求限制了在单铸试块上制取金相试样的情况,从而使该标准规定的显微组织及碳化物、晶粒度和非金属夹杂物级别更符合生产条件下高锰钢铸件的实际情况,为有效控制和检测高锰钢铸件质量创造了条件。
3.GB/T 8263—2010《抗磨白口铸铁件》
(1)标准的主要内容
1)抗磨白口铸铁件的牌号及其化学成分见表1-8。
表1-8 抗磨白口铸铁件的牌号及其化学成分
注:1.牌号中,“DT”和“GT”分别是“低碳”和“高碳”的汉语拼音大写字母,表示该牌号碳含量的高低。
2.允许加入微量v、Ti、Nb、B和RE等元素。
2)硬度。一般情况下抗磨白口铸铁件的硬度应符合表1-9的规定。如果需方对硬度有特殊要求,则由供需双方商定。
表1-9 抗磨白口铸铁件的硬度
(续)
注:1.洛氏硬度值(HRC)和布氏硬度值(HBW)之间没有精确的对应值,因此,这两种硬度值应独立使用。
2.铸件断面深度40%处的硬度应不低于表面硬度值的92%。
3)表面质量。铸件表面粗糙度应符合图样或订货合同规定,如图样或订货合同中无规定,铸件表面粗糙度应达到GB/T 6060.1—1997中Ra25级的规定。
4)尺寸和重量公差。铸件的几何形状,尺寸、重量及其偏差应符合图样或订货合同规定。如图样和订货合同中无规定,铸件尺寸偏差应达到GB/T 6414—1999中CT11级的规定,铸件重量偏差应达到GB/T 11351—1989中MT11级的规定。
(2)标准与原标准(GB/T 8263—1999)对比情况 与原GB/T8263—1999相比,主要技术内容修订如下:
1)根据GB/T 5612—2008《铸铁牌号表示方法》,修改了抗磨白口铸铁的代号,将“KmTB”修改为“BTM”。
2)根据国内外生产和应用的实际情况,增加了低碳含量(碳的质量分数为1.1%～2.0%)的BTMCr12-DT牌号。该牌号抗磨白口铸铁件硬化态或硬化态并进行去应力处理硬度≥50HRC,具有较高的韧性。
3)修改了原KmTBCr12牌号表示方法,将原BTMCr12牌号修改为高碳含量(碳的质量分数为2.0%～3.6%)的BTMCr12-GT。
4)修改了原KmTBCr15Mo和KmTBCr20Mo牌号表示方法,分别修改为BTMCr15和BTMCr20,删去了Mo。一方面符合GB/T 5612—2008《铸铁牌号表示方法》要求,另一方面适应不加Mo的情况。
5)根据国内外生产和应用的实际情况,调整了部分牌号的化学成分范围。将BTMCr8、BTMCr12-GT和BTMCr15中碳的质量分数上限放宽到3.6%；将BTMCr2中硅的质量分数上限由1.2%放宽到1.5%,铬的质量分数下限由1.5%放宽到1.0%,取消了钼、镍、铜元素；限制杂质元素磷含量,将低合金牌号中磷的质量分数上限由0.15%降至0.10%,将中高合金牌号中磷的质量分数上限降至0.06%；限制杂质元素硫含量,将镍铬合金铸铁牌号的硫含量上限下调。
6)根据国内外生产和应用的实际情况,各牌号允许加入微量v、Ti、Nb、B和RE等元素,以提高抗磨白口铸铁件的综合性能。
7)提高了铬含量较高的BTMCr12-GT和BTMCr26硬化态或硬化态去应力处理的表面硬度,由原56HRC提高到58HRC,提高了技术要求。
8)增加了铸件断面深度40%处的硬度要求,要求铸件断面深度40%处的硬度应不低于表面硬度值的92%,即提高了铸件淬透性要求,从而抑制了铸件合金元素不足和偷工减料现象。
9)减小了抗磨白口铸铁件尺寸公差和重量公差,铸件尺寸偏差应达到GB/T 6414—1999中CT11级的规定,铸件重量偏差应达到GB/T 11351—1989中MT11级的规定,提高了技术要求。
10)修改了热处理规范,取消了铬合金铸铁牌号的热处理保温时间,将硬化处理“出炉空冷”修改为“出炉后以合适的方式快速冷却”,提高了回火处理温度上限,以适应生产需要。明确建议BT-MCr2经200～650℃去应力处理。
11)修改了金相组织组成,以适应成分调整后的实际情况。
12)删除了使用特性,原使用特性表述较笼统,关于适用冲击载荷磨料磨损的表述不够准确。
(3)与国际标准对比情况 在GB/T 8263—1999《抗磨白口铸铁件》基础上,根据国内抗磨白口铸铁件研发、生产、检测和应用的实际情况,参考美国ASTM A532/A532M:1993a(2008)《抗磨铸铁标准规范》(英文版),编制了GB/T 8263—2010《抗磨白口铸铁件》。该标准整体技术水平与ASTM标准相当。由于我国法律要求和工业的特殊需要,结合我国实际情况,该标准在采用ASTM标准时进行了修改,主要的技术性差异如下:
1)牌号表示方法不同。
2)采用除I级C型Ni-Cr-GB牌号外的全部牌号,其化学成分与美国ASTM A532/A532M-93a(2008)中同类牌号相近,合金元素选用一致,但根据我国实际情况调整了部分元素成分范围。将BTM-Cr12-GT和BTMCr15中碳的质量分数上限放宽到3.6%；BTMCr9Ni5中硅的质量分数按国际惯例定为1.5%～2.2%；BTMCr15、BTMCr20和BTMCr26中硅的质量分数上限定为1.2%,低于ASTM标准；各牌号杂质元素的磷含量上限低于ASTM标准；镍铬合金铸铁牌号的硫含量上限低于ASTM标准。
3)该标准规定的镍铬合金铸铁牌号的表面硬度≥56HRC,与ASTM标准硬度水平1(≥56HRC)相同,低于ASTM硬度水平2(≥59HRC)；高铬合金铸铁牌号的表面硬度≥58HRC,高于ASTM标准硬度水平1(≥56HRC),低于ASTM硬度水平2(≥59HRC)；铸件断面深度40%处的硬度应不低于表面硬度值的92%,高于ASTM标准的规定(90%)。
4)根据我国抗磨白口铸铁件生产的实际情况,增加了BTMCr2、BTMCr8和BTMCr12-DT三个牌号,标志着我国抗磨白口铸铁件品种丰富,同时考虑了低成本较低合金化的发展格局。
5)增加了对铸件外观质量的规定。如图样和订货合同中无规定,铸件的尺寸公差和重量公差按GB/T 6414—1999《铸件 尺寸公差与机械加工余量》和GB/T 11351—1989《铸件重量公差》执行。铸件的表面粗糙度按GB/T 6060.1—1997《表面粗糙度比较样块 铸造表面》执行,体现了铸件产品外观要求。
4.GB/T 26651—2011《耐磨钢铸件》
(1)标准的主要内容
1)耐磨钢铸件的牌号及其化学成分见表1-10。
表1-10 耐磨钢铸件的牌号及其化学成分
(续)
注:允许加入微量v、Ti、Nb、B和RE等元素。
2)力学性能。耐磨铸钢及其铸件硬度和冲击吸收能量应符合表1-11的规定。铸件断面深度40%处的硬度应不低于表面硬度值的92%。
表1-11 耐磨铸钢及其铸件的力学性能
注:V、N分别代表v型缺口和无缺口试样。
3)表面质量。铸件表面粗糙度应符合图样或订货合同规定。如图样或订货合同中无规定,单重大于1000kg的铸件表面粗糙度应达到GB/T 6060.1—1997中Ra50级的规定,其他铸件表面粗糙度应达到GB/T 6060.1—1997中Ra25级的规定。
4)尺寸和重量偏差。铸件的尺寸和重量偏差应符合图样或订货合同规定。如图样和订货合同中无规定,铸件尺寸偏差应达到GB/T6414—1999中CT11级的规定,铸件重量偏差应达到GB/T 11351—1989中MT11级的规定。
(2)标准主要内容说明 该标准规定了奥氏体锰钢之外的合金耐磨钢铸件的产品牌号、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和运输等。
1)根据我国耐磨钢铸件研发、生产、检测和应用的实际情况,确定了11个耐磨钢铸件牌号的化学成分,耐磨钢铸件主要化学成分为C、Si、Mn、Cr、Mo和Ni,以保证耐磨钢铸件具有必要的强度、硬度、韧性和淬透性。耐磨钢铸件分为低合金钢和中合金钢两大类别。中合金钢牌号是ZG30Cr5Mo、ZG40Cr5Mo、ZG50Cr5Mo、ZG60Cr5Mo,以C、Cr和Mo为主要合金元素。耐磨钢铸件碳含量基本控制在中碳范围内,以保证必要的淬透性、强度、硬度及一定的韧性。在化学成分要求方面,允许加入微量v、Ti、Nb、B和RE等元素,这为耐磨钢铸件生产过程中以提高铸件综合性能为目的的炉前孕育变质处理创造了条件。对有害元素S和P进行了强制控制,S和P的质量分数均要求≤0.04%。
2)力学性能是该标准的主要技术要求。根据耐磨钢铸件的实际情况,确定硬度和冲击吸收能量两个重要指标为该标准的耐磨铸钢及其铸件的力学性能指标。其中,表面硬度(HRC)最低值为42 HRC(ZG30Cr5Mo),冲击吸收能量KN2最低值为10J(ZG60Cr5Mo)。这样的硬度指标高于奥氏体锰钢而低于淬火并回火处理的抗磨白口铸铁,冲击吸收能量指标高于淬火并回火处理的抗磨白口铸铁而低于奥氏体锰钢。这表明耐磨钢铸件适用于抗磨白口铸铁和奥氏体锰钢不能充分发挥耐磨损作用的工况。就硬度和冲击吸收能量指标而言,达到了国际同类耐磨钢的水平,也反映了我国耐磨钢铸件生产和应用的实际情况。在反映耐磨铸钢及其铸件表面硬度的同时,为体现耐磨钢铸件的淬透性和铸件整体耐磨性能,标准规定,铸件断面深度40%处的硬度应不低于表面硬度值的92%。在冲击吸收能量试样要求方面,允许采用10mm×10mm×55mm的v型缺口或无缺口试样。基本原则是冲击吸收能量较低的牌号建议采用无缺口试样,而冲击吸收能量较高的牌号要求采用v型缺口试样。
3)为改变粗放生产方式,要求铸件表面粗糙度应符合图样或订货合同规定。如图样或订货合同中无规定,单重大于1000kg的铸件表面粗糙度应达到GB/T 6060.1—1997中Ra50级的规定,其他铸件表面粗糙度应达到GB/T 6060.1—1997中Ra25级的规定。为改变粗放生产方式并满足应用安装要求,提出了较高的技术要求,规定铸件尺寸偏差为CT11级,铸件重量偏差为MT11级。
4)硬度检验规则方面,摒弃在单独铸出力学性能用试块上进行硬度检验的方法,规定硬度应在铸件表面下方大于等于2mm处测试。当硬度在铸件本体测试有困难时,硬度也可以在铸件本体的附铸试块上测试。
5)冲击吸收能量检验所用试样取自浇注铸件时单独铸出的试块,也可在铸件或铸件附铸试块上切取。
6)提出了单铸试块(试样)的热处理要求,单铸试块(试样)与其所代表的耐磨钢和铸件应用相同工艺同炉一起进行水韧处理,提出了较高的技术要求。规定了铸件本体附铸试块要求,并要求在未完成热处理之前,附铸试块不可与铸件本体脱离,以便在一定程度上附铸试块可以代表铸件。与其他铸钢国家标准相同,结合我国铸钢生产和检测实际情况,规定单铸试块可用基尔试块、梅花试块或Y型试块,并规定了单铸试块规范。
(3)与国际标准对比情况 目前尚无耐磨钢铸件国际标准和国外先进标准,但在牌号确定、化学成分要求和力学性能要求方面,该标准整体技术水平与工业发达国家主要耐磨钢生产企业的技术规范相当。
在与国际接轨的同时,标准也体现了我国特色,如列出了价格较低廉的不含Mo和Ni元素的ZG30Mn2Si和ZG30Mn2SiCr牌号。
5.GB/T 26652—2011《耐磨损复合材料铸件》
(1)标准的主要内容
1)耐磨损复合材料铸件的牌号及组成见表1-12。各种牌号的耐磨损复合材料铸件组成及耐磨损增强体材料应符合表1-12规定。耐磨损复合材料铸件须保证复合材料组成之间为冶金结合。
表1-12 耐磨损复合材料铸件的牌号及组成
2)硬度。耐磨损复合材料铸件硬度应符合表1-13的规定。
表1-13 耐磨损复合材料铸件硬度
(续)
注:洛氏硬度HRC和洛氏硬度HRA中任选一项。
(2)标准主要内容说明 该标准规定了钢铁基耐磨损复合材料铸件的产品牌号、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和运输等。
1)根据我国耐磨损复合材料铸件研发、生产、检测和应用的实际情况,确定了4个耐磨损复合材料铸件牌号的相组成和铸件耐磨损增强体材料。其中,镶铸合金复合材料Ⅰ铸件由硬质合金块/铸钢或铸铁组成,镶铸合金复合材料Ⅱ铸件由抗磨白口铸铁块/铸钢或铸铁组成,双液铸造双金属复合材料铸件由抗磨白口铸铁层/铸钢或铸铁层组成,铸渗合金复合材料铸件由硬质相颗粒/铸钢或铸铁组成。这里硬质相颗粒是指硬质合金、抗磨白口铸铁、WC和(或)TiC等金属陶瓷。耐磨损复合材料铸件共同特点是含有高硬度相以得到更高的耐磨损性能,同时其他相应该是韧性高于高硬度相的材料,以使得耐磨损复合材料铸件有较高的或一定的韧性,以保证铸件在工业应用中使用安全而不断裂。
2)在铸造技术要求方面,规定采用镶铸工艺铸造成形的镶铸合金复合材料铸件,采用两种液态金属分别浇注铸造成形的双液铸造双金属复合材料铸件,以及采用铸渗工艺铸造成形的铸渗合金复合材料铸件。
3)铸渗合金复合材料铸件的硬质相推荐采用硬质合金、抗磨白口铸铁、WC和(或)TiC等金属陶瓷,但允许供需双方根据铸件的技术要求和使用条件,选择对使用最有利的其他硬质相颗粒。这为新型铸渗合金复合材料铸件的研发、生产和应用创造了条件。
4)标准规定耐磨损复合材料铸件须保证复合材料组成之间为冶金结合,以保证完整铸件在工业应用中不断裂和脱离。
5)力学性能是该标准的主要技术要求。根据耐磨损复合材料铸件的实际情况,确定硬度这一重要指标为该标准的耐磨损复合材料铸件的力学性能指标,并特别规定检测铸件耐磨损增强体硬度,洛氏硬度HRC和洛氏硬度HRA中任选一项。标准中铸件耐磨损增强体硬度最低值为56 HRC。这表明耐磨损复合材料铸件适用于耐磨损工况。就硬度指标而言,达到了国际同类耐磨损复合材料铸件的水平,这也反映了我国耐磨损复合材料铸件生产和应用的实际情况。
6)硬度检验规则方面,规定硬度应在铸件主要耐磨损增强体表面测试。
(3)与国际标准对比情况 目前尚无耐磨损复合材料铸件国际标准和国外先进标准,但在牌号确定、复合材料组成相要求和力学性能要求方面,该标准整体技术水平与工业发达国家主要耐磨损复合材料铸件生产企业的技术规范相当。
6.GB/T 17445—2009《铸造磨球》
(1)标准的主要内容
1)直径公差。铸造磨球的直径公差应符合表1-14规定。
表1-14 铸造磨球的直径公差(单位:mm)
2)牌号与化学成分。铸造磨球的牌号和化学成分应符合表1-15规定。
表1-15 铸造磨球的牌号和化学成分
3)硬度。铸造磨球的表面硬度应符合表1-16的规定。铸造磨球通过浇口中心和球心直径上的硬度差不得超过3HRC,公称直径大于90mm的ZQCr2磨球硬度差,以及特殊情况下磨球硬度差由供需双方商定。
表1-16 铸造磨球的表面硬度
(续)
4)碎球率。ZQCr26、ZQCr20、ZQCr15和ZQCr12磨球碎球率应小于或等于1%,其他牌号磨球碎球率应小于或等于2%。特殊情况下具体指标由供需双方商定。
(2)与原标准(GB/T 17445—1998)对比情况 该标准是在GB/T 17445—1998的基础上进行的修订,修订的主要内容如下:
1)新增了铬合金铸铁磨球和球墨铸铁磨球定义,以适应磨球牌号的增加。
2)改变了原标准中按磨球直径分为15种规格的表示方法,将磨球按直径分为5类:≤30mm、>30～60mm、>60～80mm、>80～100mm和>100mm,以适应和涵盖不同直径的磨球。
3)减小了铸造磨球直径公差。原标准中磨球直径公差偏大,体现的生产技术水平较低,以目前国内外市场需求状况和国内铸造磨球生产技术水平,作此修改是必要的和可行的。
4)新增加球墨铸铁磨球牌号表示方法ZQQTB和ZQQTM,其中QT代表球墨铸铁,B和M分别代表贝氏体和马氏体。
5)增加了3个磨球牌号:铬合金铸铁磨球ZQCr12和ZQCr5,以及球墨铸铁磨球ZQQTM。原因是这3种磨球在国内已有生产,并已取得较好的工业应用效果和性价比,其中ZQCr5和ZQQTM磨球具有我国特色。
6)调整了铬合金铸铁磨球的化学成分。根据生产和应用实践的需求适当增加了铬合金铸铁磨球中碳的质量分数上限,将之调整为3.3%,但ZQCr2中碳的质量分数上限仍为3.6%。借鉴欧美工业发达国家耐磨铸铁标准的经验和近些年我国研发和生产实践经验,将ZQCr26、ZQCr20、ZQCr15和ZQCr12铬合金铸铁磨球中硅的质量分数上限由1.0%调高至1.2%,ZQCr5和ZQCr2铬合金铸铁磨球硅的质量分数上限定为1.5%。调整了铬合金铸铁磨球各牌号铬含量范围,ZQCr12、ZQCr15、ZQCr20和ZQCr26基本采用欧美工业发达国家耐磨铸铁标准的铬含量范围,ZQCr2中铬的质量分数下限调低为1.0%。
7)提高了铬含量较高的铬合金铸铁磨球的表面硬度,ZQCr12、ZQCr15、ZQCr20和ZQCr26磨球的表面硬度定为≥58HRC,提高了磨球的技术要求,硬度达到了ASTM耐磨铸铁标准的中上水平。
8)取消了磨球体积硬度的计算方法,磨球内外硬度差仍用通过浇口中心和球心直径上的硬度差表示。
(3)与国际标准对比情况 目前没有铸造磨球国际标准和其他国家标准,我国GB/T 17445—2009《铸造磨球》是世界上第一个铸造磨球国家标准,具有领先性和导向性。该标准修订过程中参考了美国ASTM耐磨铸铁标准和欧洲耐磨铸铁标准,其中ZQCr15、ZQCr20和ZQCr26铬合金铸铁磨球的碳、铬、钼、铜等主要合金元素及磷、硫元素成分范围,与美国ASTM耐磨铸铁标准A532/A532M:1993a(2008)《Standard Specification for Abrasion-Resistant Cast Irons》等效,与欧洲耐磨铸铁标准EN12513:2000E《Founding-Abrasion re-sistant cast irons》相近,ZQCr12的成分范围与上述两标准相近。ZQCr12、ZQCr15、ZQCr20和ZQCr26铬合金铸铁磨球表面硬度达到美国ASTM耐磨铸铁标准A532/A532M:1993a(2008)《Standard Specification for Abrasion-Resistant Cast Irons》同类牌号中上水平。总体上说,修订的GB/T 17445—2009《铸造磨球》达到了国外同类耐磨材料标准的先进水平,并结合国情作了补充修订,体现了标准的科学性、先进性和实用性。
1.2.8 中国铸造耐磨材料产业与工业发达国家的比较
我国是世界上最大的耐磨钢铁件的生产国和应用国家。更重要的是随着我国耐磨钢铁材料、耐磨钢铁件技术和生产水平的提高,我国耐磨件的质量也不断提高。近年来我国耐磨钢铁件开始批量出口欧洲、美国、日本、澳大利亚及众多的亚非国家,并已在国际市场上建立了较高的信誉。就目前我国出口的耐磨钢铁件的种类而言,几乎包括了各种类耐磨件,这标志着我国部分耐磨件生产企业已具备了在国际同行业竞争的能力。
在耐磨材料技术方面,我国材料研发水平较高,工艺技术水平和装备水平还有差距。
与耐磨材料工业发达国家相比,我国铸造耐磨材料产业的主要差距和不足如下:
1)整体技术研发和技术改造能力较弱。
2)企业自主创新投入严重不足。
3)产品结构不尽合理,中低档产品供大于求。
4)产业集中度较低。
5)自动化和机械化生产程度有待提高。
6)对节能减排清洁生产认识不足。
7)劳动保护与安全生产有较大差距。
8)部分企业管理水平较低。
9)缺乏专业人才。
10)部分员工素质和水平有待提高。
11)知识产权认识和保护不足。
12)采用先进标准组织生产不够,执行标准不严格。
13)企业工艺技术水平参差不齐。
14)缺乏核心关键技术。
15)用新技术、新工艺生产高附加值高端产品的认识不足。
16)科技成果转化和推广应用较差。
17)生产装备水平较低。
18)产品质量不够稳定。
19)熔炼与精炼水平较低,碱性电弧炉应用较少,精炼炉应用甚少。
20)大型耐磨件制造困难。
21)铸件表面粗糙度等表面质量较差。
22)尺寸和重量偏差较大。
23)先进检测仪器和手段的应用较少。
24)产品国际竞争力欠佳。
25)缺乏有国际竞争力的大型综合性耐磨材料(件)企业集团。
1.2.9 中国铸造耐磨材料产业SWOT分析
中国铸造耐磨材料产业SWOT分析见表1-17。
表1-17 中国铸造耐磨材料产业SWOT分析
(续)
