1、離子注滲碳化鴇耐磨材料離子滲碳化銬處置一碳化鴇注滲鋼基高級耐磨合金產品（簡稱用CSA）性能正CSA（碳化銬注滲鋼基合金）是采納高能離子使WC注滲到鋼基體內,使表面形成耐，磨性很高的碳化鴇貨C富集層和特殊的組織結構。WC屬高硬陶瓷材料，硬而脆，除作研磨材料外，WC很少直接利用。20世紀20年代，科學家發明了以鉆粘結的WC基硬質合金。作為刀具、模具、量具和鉆具利用，其耐,磨性為高速鋼15-20倍，實現了一次工具革命。當其它行業欲用碳化鴇基硬質合金為耐磨材料時，發覺粉末冶金方式制造的硬質合金，需要專門的壓機和燒結爐，不可能制造出工程界期望的大尺寸和復雜形狀零部件。另外，硬質合金耐磨性雖高，但韌性較差

2、，脆性較高，價錢較貴。這些因素使硬質合金只在刀、量、模、鉆具中取得普遍應用，在其它機械產品中那么應用較少。為了把硬質合金應用到其它機械產品中，工程界進展了碳化鴇堆焊技術和鑲嵌技術，解決了部份面積較大或形狀復雜的零部件的表面抗磨問題。但堆焊碳化鴇工藝復雜，堆焊層表面粗糙度較高，堆焊層內有許多孔隙，利用中易脫落；鑲嵌硬質合金在利用中，專門是用在運動狀態中的耐唇零部件，也常常發生因鑲嵌不牢，而提早脫落失效或損壞其他機械零件的問題。北京永固運通表面合金科技在國內外率先采納高能離子注滲技術，能在各類復雜形狀零部件的鋼基體上注滲進碳化鴇，形成高耐厝的碳化鴇注滲鋼基合金（WCSA）oWCSA中碳化鴇富集層達

3、到0.3-0.5mm,碳化鴇硬化層達到1.2-1.5mmo該合金具有高硬、高強、高韌、高耐磨性，是鋼的表面改性技術，機械零部件表面改性工藝技術的重要沖破，填補了國內外硬面耐磨材料的一項空白，具有國際先進水平。貨CSA要緊性能和性價比如下：1用CSA具有良好的綜合力學性能和很高的耐唇性碳化鴇注滲進鋼基體內，形成冶金結合，濃度成梯度轉變，沒有宏觀界面，形成特殊的組織結構，其微觀組織特點詳見圖一。碳化鴇和鋼基體二者優勢互補，表面具有碳化鴇的高硬度、高耐唇性。而心部那么維持了麗光鋼基體原先的強度和韌性。由于鋼基體表層外來離子的轟擊和注入，在表層產生壓應力；無數外來離子進入表層內，充填和釘扎在表層原存在

4、的位錯、空位等缺點處，又使一般鋼基體表層合金化和強化，這一切使表層的拉伸強度和抗疲勞性均有專門大提高。在表面和心部間還存在一個性能漸變的梯度過渡層，有效地幸免了性能突變時可能引發的材料破壞。表面硬度依照客戶要求和被選擇的鋼基體性能，可在HRC45-68之間變更。WCSA的硬度不是衡量耐磨性唯一因素，軟鋼基體中WC一樣具有耐磨性，只是比硬鋼基體耐磨性稍差一些。Q235鋼注滲WC后，其顯微硬度由表及里散布情形詳見圖二。在冶金，電力，建材等行業各類猛烈磨損工況下，WCSA中的碳化鴇硬化層厚度只在1.2-1.5亳米之間，其硬度稍高于鋼基體硬化硬度。但實踐證明，WCSA的耐磨性能是鋼基體材料的幾倍到幾十

5、倍。這是因為WCSA是由顆粒尺寸比納米還小數十倍的高子冶金而成，外來離子通過電子互換后在鋼基體內有的以晶體形式顯現，有的那么在晶體中某一個點陣中存在。WCSA抗磨主若是靠散布在鋼基體內眾多微小的WC顆粒來實現，鋼基體表層的強度和硬度只是反映WC顆粒蒙受磨擦時不致被磨損掉的支持能力。離子表面冶金后，在鋼基體表層內WC顆粒尺寸微小，數量眾多，高度彌散，提高了鋼基體表層的強度和硬度，增強了對WC顆粒支持能力，WC本身高的抗磨本領取得了充分發揮，宏觀表現出來的結果確實是耐磨性很高。也能夠說在基體表層形成了特殊組織的WC“盔甲”，WC“盔甲”把關，由表及里的磨損那么奈何不得！有關WCSA什么緣故具有如此

6、高的耐磨性，還有待進一步從理論上加以系統研究。2WCSA具有較高的紅硬性、熱強性和急冷急熱穩固性WCSA在8()0以下溫度工作，不但熱強性好，而且硬度也高，耐磨性專門好。為了進一步增加耐熱耐，磨成效，還可在注滲WC進程中同時滲進耐熱成份，這些成份的含量可依照需要加以操縱以達到增加熱強性，提高防氧化能力。由于WCSA中WC及注滲的其它成份在鋼基體內是冶金結合，彌散散布，強韌結合。盡管二者膨脹系數不同，但有梯度過渡層起緩沖作用，這一切就使WCSA具有在急冷急熱條件下長期服役的本領。WCSA利用在冶金燒結系統、高爐布料系統、軋鋼導衛系統耐熱耐磨零部件，電力和水泥等行業的燃燒器、沸騰爐爐管、煙道耐熱防

7、磨零部件等方面，都取得了十分中意的耐熱及抗磨成效。專門是處在急冷急熱工況下利用成效更佳。3WCSA工藝性好WCSA生產工藝是：以鋼鐵為原材料，經機械加工制造出各類零部件，通太高能離子注滲技術，使W'C注滲進這些零部件的表層內。產品形狀不受限制，工件尺寸范圍較寬，特大型零件可在注滲碳化鴇后進行焊接組裝；注滲工藝與熱噴涂、堆焊等工藝截然不同，在注滲時，工件表面粗糙度不受破壞；注滲在高能離子不斷轟擊下進行，帶能量的離子轟擊時使工件升溫，由于熱變形使工件尺寸和形位精度有所減低，對尺寸和形位精度要求很高的零部件，如軸承頸、模具、細長軸等高精度零件，除選擇熱加工變形量小的基體材料外，還必需在注滲前

8、留有盡可能小的精加工余量，以便注滲后進行少量精加工。由于注滲層較厚，進行少量磨削等精加工后，也能維持較高的耐磨性。由于離子注滲WC是在表層內部進行，并非在表面外增加厚度，這和堆焊、噴涂、激光熔敷等工藝必需增加表層厚度且破壞表面粗糙度截然不同。因此，原采納堆焊、噴涂、激光熔敷等加工的零部件，必需把尺寸放大到堆焊、噴涂、熔敷后的成品尺寸。離子注滲后，在嚴峻厝損工況下利用的零部件，其尺寸和形位精度都能保證，粗糙度也不改變，不需要再進行，磨削加工。在高能離子注滲進程中，對客戶要求的那些磨損快的部位，可增加WC含量，對客戶不需要防磨的一些部位，也可少注滲或不注滲進WCo過去許多強烈磨損工況下的零部件，不

9、能不采納高速鋼、高合金含量模具鋼、鋼結硬質合金等。這些材料的機械加工如鍛造、熱處置、車、，磨、銃、鉆、電加工等都比較困難。而WCSA所用鋼基體都是選用碳鋼或合金含量較低的結構鋼，這些鋼強度高，韌性好，其工藝性能也比高速鋼好。這些易于加工的碳鋼、低合金含量的結構鋼，注滲進WC后其耐磨性能都能達到淬硬高速鋼的3-6倍，不論制造工藝仍是利用成效都達到了事半功倍的成效。高速鋼、高合金含量模具鋼、鋼結硬質合金等耐磨材料，在工藝性能和利用處所都有許多限制，如復雜形狀零部件加工困難，高沖擊力或急冷急熱工況不能利用。高速鋼在制造工藝和利用工況方面的限制，正是WCSA優勢所在。由于WCSA工藝性好，能在許多行業

10、的耐磨設笛上取得應用，不但減少了加工費用、提高了設備利用壽命，還為這些行業解決了許多技術難題和關鍵，節約了大量珍貴金屬材料。4WCSA性能價錢比高WCSA一般是在碳鋼或低合金含量的結構鋼基體表層注入WC,其耐磨性能比高速鋼、高合金含量模具鋼、堆焊硬質合金都高很多。碳鋼及低合金含量結構鋼目前市面上價錢大多為每千克5元以下，而高速鋼一樣價錢均在每千克30元以上左右。由低級鋼材取代高級鋼材，原材料上的經濟效益是顯而易見的。由于高速鋼等耐毒材料價錢昂貴，許多客戶只好改用高鉆或稀土耐磨鑄鋼、鑄石、噴涂陶瓷、堆焊碳化鴇或其它耐磨材料。耐摩鑄鋼、鑄石價錢盡管廉價但十分笨重。噴涂陶瓷、堆焊碳化鴇或其它耐磨材料

11、，為避免工藝變形也需要較厚的鋼基體。而WCSA抗磨是以1.2-1.5mm薄的高級耐磨層取代通用耐磨材料很厚的耐磨層。通常鋼基體厚度只需要8-20mm,使過去為了抗磨目的做得笨重的設備又變得輕便。材料本錢、制造、運輸、保護費用都減少了。WCSA耐磨性通過幾百家客戶證明，雖隨工況不同有些不同，但整體來看，WCSA耐磨壽命為淬硬工具鋼的3-15倍，是高速鋼、堆焊碳化鴇材料的3-6倍。因此WCSA減輕了重=、延長了壽命、減少了維修工作量，能保證生產長期平安運行。是一種物美價廉，性能價錢比高的耐磨產品。客戶利用*CSA替代堆焊、噴涂、離于氮化等耐磨材料，替代高合金工具鋼、高速鋼及國外入口耐磨鋼板，都會取

12、得很高的經濟效益。離子注滲碳化鴇用于冶金設缶易耗配件耐磨成效好摘要：篩分燒結料的篩板，高爐放散閥，轉爐濕法除塵脫水器彎板，軋鋼線上的導衛輪、切分輪等易耗配件，改用碳化鴇離子注滲鋼基耐磨合金（下簡稱WCSA）,替代了原用的堆焊、噴涂等表面改性耐磨材料；替代了昂貴的高合金工具鋼、高速鋼。利用壽命達到上述被替代材料的三倍以上，經濟效益十分顯著。并對WCSA高耐性緣故進行初步分析。關鍵詞：碳化鴇、篩板、放散閥、脫水器彎板、導衛輪、切分輪、耐唇性一、前言鋼鐵企業中的許多設笛都處于猛烈磨損工況中。過去這些設備及其配件大量采納堆焊、噴涂等表面改性耐磨材料；或選用高合金工具鋼、高速鋼制造。盡管如此，還有很多設

13、備配件的壽命很低。如燒結系統的篩板，利用高銘銀合金制造，壽命也不超過三個月；高爐放散閥堆焊厚510mm碳化銬，壽命仍低于2個月；高線軋制線上的切分輪，用甘6M。5。4V2高速鋼制造，過鋼量也達不到1500T造成設笛停機率高，維修工作量增大，制約了產量，阻礙了質量，還增加了本錢。因此研究新型耐磨材料替代傳統的耐磨材料是一項迫在眉睫的工作。最近幾年，碳化鴇注滲鋼基耐磨合金（WCSA）在冶金行業取得了普遍應用。WCSA具體利用成效及耐摩機理還未見報導，本文對此問題進行研究探討。二、WCSA產品利用成效燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼設備的許多易耗配件，改用WCSA后，提高了利用壽命，降低了生產本錢，受到客戶的

14、普遍歡迎。2.1燒結系統WCSA產品利用成效某鋼鐵公司燒結廠有一臺400m燒結機，日處置燒結料萬噸左右。由于燒結機負荷重，工作條件十分惡劣，與燒結機相配套的各類機械設備壽命較短。如各類溜槽，原用16Mn鋼板堆焊10mm厚碳化鴇耐磨層，利用壽命只有100天左右；篩板、盲板原用Cr24Ni5耐熱耐磨鑄鋼，利用壽命只有3個月左右；合金鋼制造的風機葉片，壽命不到半年最近幾年，燒結系統中這些關鍵易耗配件都改用WCSA產品。WCSA溜槽平均壽命提高到400天；WCSA篩板利用壽命達到一年以上；WCSA風機葉片壽命提高3倍以±；WCSA除塵彎管壽命提高4倍由于改用WCSA后壽命提高數倍，節約了生產

15、本錢，減少維修強度和維修費用，大大提高了設備作業率，其經濟效益十分明顯。2.2煉鐵系統WCSA產品利用成效高爐上的放散閥、受料漏斗、旋轉溜槽、爐前開鐵口機鉆打軸等都是磨損較快的零部件。過去高爐上的放散閥大部份采納合金鑄鋼、球墨鑄鐵再堆焊或噴涂一層耐磨層，平均壽命只有一個月左右。當改用WCSA的放散閥座和閥蓋，平均利用壽命達到8個月以上；爐前開鐵口機的鉆打軸，由于工作負荷重，工況較惡劣。原用合金工具鋼生產的鉆打軸磨損專門快，有時還?就侄現峻鹿剩跋焙桶踩W鬢蟬峋撓?WCSA產品磨損減少了，軸不斷了，利用壽命提高4倍以上。2.3WCSA彎頭脫水器下弧板利用成效某鋼鐵公司20T和100T轉爐采納濕法除

16、塵。凈化回收轉爐煙氣系統的第一級文氏管后，是90彎頭脫水器及下弧板。該下弧板由于長期利用堿性水沖洗，壓力大，流速快，溶液中又含有很多固體顆粒，磨損嚴峻。原先用8mm厚的16MnCu鋼制造，一樣利用30天左右就被打漏，停爐補焊，補焊后不久又被打漏，阻礙生產。現改成在一般鋼板表層注滲碳化鴇，耐磨耐蝕性大大提高，利用壽命達到6個月以上。2.4WCSA導衛輪及切分輪利用成效02軋鋼生產線上的導衛輪，高速線材軋制線上的切分輪，長期與9501000C軋件局部接觸，水冷卻又使導衛輪、切分輪處于急冷急熱狀態中，常常發生疲勞裂紋引發表面崩裂失效；高速行進的軋件又使導衛輪、切分輪產生強烈磨損。不規那么的外力又加速

17、了磨損。在這種較惡劣工況下工作的導衛輪、切分輪利用壽命普遍較低。某鋼鐵公司軋鋼廠，用一樣耐磨材質制造的導衛輪，過鋼量不超過2000T。利用周期還不穩固，給導衛輪按期改換帶來專門大困難。為了解決這一難題，軋制生產線上的工程師們，在優化選擇導衛輪材料、合理利用導衛輪表面改性處置工藝、改良導衛輪結構設計等方面進行大量研究實驗工作，取得了很多進展。目前該公司軋制生產線上的導衛輪采納4Cr5MosiVl（簡稱H13）鋼材制造，再經適當表面熱處置。這種導衛輪在第八架軋機利用，過鋼量達到6000T左右；在第十架軋機利用，過鋼量達到5000T左右。但他們并無知足已經取得的成績，在原導衛輪表面注滲了碳化鴇，改性

18、后的WCSA導衛輪在第八架軋機利用過鋼量平均達到28500T,提高壽命4.7倍，在第十架軋機利用過鋼量達到19000T,提高壽命近4倍。某鋼鐵公司高速線材軋制線上的切分輪，利用壽命一直較低。過去曾實驗過對切分輪楔尖局部熱處置；切刃噴涂和堆焊碳化鴇；也采納過不同成份合金工具鋼制造。這些方法的成效都不太理想。相對而言，采納昂貴的W6M（）5Cr4V2高速鋼制造的切分輪，利用壽命尚可。在軋制C16帶肋鋼筋時每對切分輪過鋼量達到1000T左右。后來改用一樣工具鋼制造并經離子注滲碳化鴇處置，這種WCSA切分輪過鋼量達到3300T以上。過去常常發生的疲勞裂紋引發崩烈的現象消失了。一只高速鋼切分輪，采購價2

19、50元/只；而WCSA切分輪采購才200元/只。價錢下降20,壽命提高3倍以上。3、WCSA產品高耐磨性初步分析上述實例說明WCSA零部件比堆焊、噴涂表面改性耐磨材料更耐磨，比熱處置硬化后的合金工具鋼、高速鋼更耐磨。WCSA什么緣故比這些耐磨材料更耐磨呢？WCSA是北京永固運通表面合金科技的發明專利技術產品。該產品以一樣結構鋼或工具鋼制造，然后以直徑比納米還小的高能碳化鴇離子注滲到鋼基體表層冶金而成。注滲層厚度達到1.21.5mm。注滲層中的碳化鴇以微小質點高度彌散散布在鋼的不同晶梏中。它與鋼基體是冶金結合。形成了以鋼基體完全不同的特殊組織結構和專門性能：表層具有WCSA的高硬度、高耐，磨性能

20、，心部又保留了所選鋼基體的強度和韌性，在表層與心部之間還存在一個性能漸變的梯度過渡區。實現了耐,磨性、強韌性、耐熱性、抗沖擊性的合理組合。從微觀角度看，鋼材表層經無數離子轟擊和注入，使注滲層內晶體結構發生專門大轉變，形成很多小角度晶界、亞晶界，使注滲層晶粒取得細化。無數外來離子通過電子互換后，有的形成晶體存在，大部份那么在鋼基晶體中的某一點陣中存在，引發了許多晶格畸變。外來的許多微小的WC顆粒散布在鋼基內，彌散強化作用很突出。這些使注滲層的硬度、拉伸強度、疲勞強度和紅硬性、熱強性等綜合性能比鋼基體有大幅度提高，使遭遇磨損的碳化鴇顆粒不被專門快磨耗掉的夾持能力大大增強，使WC本身的高耐磨性取得充

21、分展現。前面提到采納工具鋼、高速鋼制造的導衛輪、切分輪，常常發生疲勞裂紋崩裂而失效。實踐證明，WCSA導衛輪和切分輪不存在那個問題。這是因為金屬疲勞裂紋都源于材料表面。離子注滲WC產品的表面，由于注滲時無數離于轟擊已發生塑性變形，伴隨產生的壓應力有效地抑制裂紋萌生。同時鋼基中易萌生裂紋的各類位錯及其它晶體缺點，在離子注入時，由于外來原子的填充，強烈的釘扎作用使滑移面受阻，不易萌生裂紋。注滲層晶粒細化也能有效地阻止微裂紋擴展。這些因素使WCSA導衛輪、切分輪在利用中不易發生裂紋和崩落。0總之，離子注滲碳化鴇層中，聚集了數量眾多、高度彌散散布的細小WC顆粒，這些WC顆粒抗磨能力強；隨著注滲層綜合力

22、學性能的提高，使WC顆粒在磨損時取得專門大的支護能力，使WC顆粒不崩不掉；注滲層還具有不易產生疲勞裂紋而崩裂破壞的功能。上述因素綜合作用的結杲，宏觀表現出來的，確實是WCSA在許多治金設得易耗配件中具有杰出的耐磨功能。由于離子注滲碳化鴇材料是一種新型耐磨材料，它什么緣故具有如此高的耐毒性，還有待進一步從理論上加以系統的研究。4、結語碳化鴇注滲鋼基耐唇合金（*CSA）是一種創新型的高級耐磨材料。它要緊用于冶金行業許多猛烈，磨損設備的易耗配件。替代了原用的堆焊、噴涂等表面改性耐磨材料；替代了原用高合金工具鋼、高速鋼制造的易耗配件。利用壽命還比上述被替代材料提高3倍以上，技術經濟效益十分顯著。在大量

23、消耗耐磨材料的冶金行業，推行應用WCSA產品具有十分重要的意義。碳化鴇注滲鋼基耐磨合金在水泥行業的應用及高耐磨性分析摘要：水泥行業立磨、輻壓機、選粉機、燃燒器等設得中的耐磨件，采納離子注滲鋼基耐磨合金（下簡稱WCSA）,其耐磨性是堆焊、噴涂碳化鴇耐磨層的3-6倍，也比入口耐磨鋼板的耐磨性高3倍以上。WCSA高耐磨性是由先進的離子注滲工藝及其形成的特殊組織結構所決定。水泥行業采納WCSA耐磨件經濟效益十分顯著。關鍵詞：碳化鴇耐磨合金高耐唇性立磨輻壓機選粉機燃燒器。（）引言水泥生產進程中，其原料和燃料由于數量多，物料硬，運動快，對設備磨損嚴峻。立,磨扇形護板、導流護板、拉桿護套；輻壓機中的布料器、

24、擋料板、溜管；高效選粉機中的選粉殼體、葉片、撒料盤、旋風筒；燃燒器煤風管中的進煤管、上下殼體、耐磨套、內外噴頭、芟形支撐板；中間料倉進出口溜槽、料斗；高速提升機、鏈斗機、取料機設得中的滾、套、銷；煤粉制造和輸送系統的異徑管、彎管；風機和收塵器系統的彎管、楔形管、梯形板等都需要在物料磨損面采取防磨方法。過去，這些零件的耐唇面大多采納堆焊、噴涂耐唇層或碳化鴇（*C）層，選購入口耐磨鋼板來抗磨，收到了必然成效，但耐磨性仍然偏低。如堆焊WC的立磨護板利用壽命最長的可不能超過四個月；選粉機葉片、燃燒器中煤風管，在堆焊或熱噴涂WC后利用壽命也達不到一個大修理期；中間料倉出口錐度管，選用入口耐磨鋼板制作，其

25、壽命通常也達不到一年。這些零部件改換和維修頻繁，使設備運轉效率減低，提高了產品本錢，制約了生產的進展。為了提高這些設備的耐,磨性，北京永固運通表面合金科技發明了離子注滲用C制備高級耐磨材料的新技術。該技術已取得國家發明專利，具有自主知識產權。它是通太高能離子注滲技術向需要耐磨的鋼鐵零部件的表面及表層，注滲進高抗磨的WC,WC層達到1.215mm,其中VCC含量較高的富集層達到O.3-O.5mm。使原鋼鐵零部件表層改性為戈C注滲鋼基耐磨合金（下簡稱WCSA）oWCSA具有高硬、高強、高韌及高的抗疲勞性，由于零部件需要抗磨的表面及表層有WC“盔甲”把關，由表及里的磨損那么奈何不得。在離子注滲WC時，注滲層及周邊部位的紅硬性和熱強性也同時大幅度提高，實現了耐磨性、耐熱性、強韌性的合理組合，較好地知足了水泥行業耐唇又耐熱的燃燒器等零部件的需求。WCSA是在鋼鐵零部件需要抗磨部位經離子注滲WC而成，注滲件形狀不限，注滲后工件尺寸可不能增加，表面粗造度大體不變。WCSA零部件的耐磨性達到堆焊或熱噴涂WC層和入口耐磨鋼板的3-6倍，離子注滲碳化鴇的費用略高于堆焊和入口耐磨板，比超音速噴涂用C低很多。WCSA零部件大幅度提高耐磨零部件利用壽命