耐磨材料十篇

耐磨材料篇1

2、钢，通过淬火和磨削后，耐磨光滑。

3、硬质合金，磨削后，耐磨光滑。

4、其它材料；铜、石墨、尼龙王、陶瓷。

5、尤其氧化铝陶瓷为刚玉陶瓷耐磨效果好。

6、氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。

7、高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99．9%以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达1650—1990℃，透射波长为1～6μm，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚；利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。

耐磨材料篇2

关键词：耐磨薄膜 杂化材料 有机-无机复合薄膜

一、透明耐磨薄膜材料的性能介绍

透明塑料具有很多优良的性能，如加工性能、耐候性、电绝缘性好，光学性能优异，且质轻性韧，广泛应用各个领域。不足之处就是使用温度低、耐热性差、吸水率高、耐磨及耐有机溶剂性差。人类为扩大透明塑料的应用范围，对透明塑料进行改性处理，使薄膜即就有以上优点，又能克服上述不足之处。

二、透明耐磨薄膜的种类和制备方法

能作为透明耐磨薄膜改善透明塑料耐磨性的材料很多，根据组成和结构，透明耐磨薄膜分成三类：无机薄膜、有机薄膜和有机-无机复合薄膜。

第一类薄膜主要有无机氧化物和非氧化物两大类材料。这两大类材料以晶态和非晶态形式存在，主要通过PVD和CVD技术沉积在塑料基板上。目前虽然在塑料基板上有多种无机薄膜在应用，但还是存在一些不足之处：设备所能生产的材料的尺寸和形状有限制，沉积塑料板温度过高引起塑料变形或软化，无机薄膜和塑料板之间易剥落。

第二类是有机薄膜，与透明塑料结合性能良好，不会对塑料基板产生不良影响，但抗划伤、耐磨性能较差，其中聚甲醛（POM）、全芳族聚酯（PET，PBT）、（PA）、聚四氟乙烯（FTFE）耐磨性较好，同时具有低摩擦系数，自等摩擦学性能，在涂料中应用较为常见。

第三类是有机-无机复合薄膜。目前大多数抗划伤透明有机-无机薄膜材料都是基于聚合有机硅或别的无机多聚体等具有网状结构的物质作为骨架 ，同时掺入有机组成以提高与有机基板的附着力，它综合拥有上述两类薄膜的优点，同时又抗划伤、耐磨性强，是目前研究的重点。

三、当前研究的重点和发展方向

随着技术的进步，研究的深入，复合材料的性能越来越强。下面就成膜材料、耐磨增强材料和添加剂、溶剂、薄膜制备与固化工艺等方面进行介绍

1.成膜材料

为获得具有所需性能的薄膜材料，科研人员对薄膜中相互贯穿的有机-无机网状结构方面作了深入研究。目前能形成无机高分子的长链的元素很多，主要有全硅主链、磷和氮主链、硅氧及硅碳主链、全镓和全锡主链，硫磷氮和硫碳主链、含硼主链、以及含过渡金属主链的无机高分子。硅树脂出现对耐磨薄膜材料的发展起了巨大的作用。由于硅是地球上储量最丰富的元素，又因为聚硅烷既可用作结构材料又可用作功能材料。其中主链全部是硅原子且具有有机侧链的聚硅烷仍是透明耐磨薄膜的一个研究重点，研究主要集中在通过改变侧链组成达到改性的目的，包括薄膜涂层的耐磨性能、结合性能和固化性能 。侧链的选用跟薄膜材料的体系和基板有关，常用的侧链有r-氨丙基 、乙烯基、r-甲基丙烯酰氧基等。为进一步改善无机多聚体的脆性，常引入MMA 、羟基丙烯酸酯 、双酚A 等多种官能团可聚合单体，实现分子水平的杂化，提高薄膜材料的柔韧性及与基板的结合性能。目前透明塑料用薄膜材料的研究取得了一些成果，主要研究工作集中在对有机硅水解形成的无机骨架的控制，有机-无机的杂化研究的深化，侧链各种功能性基团的引入等方面。

2.耐磨增强材料和添加剂

改进有机材料耐磨性最有效的办法是在机材料中引入无机微粒子，常用的有SiO2， ZrO2，TiO2 等。其中SiO2价格便宜，工业上应用较为广泛：二氧化硅的引入分为二类，一类是通过采用硅溶胶的方法引入，另一类是通过烷氧硅烷水解、缩聚形成二氧化硅微粒子的方法引入。而ZrO2，TiO2等在薄膜中的应用都是通过金属有机醇盐和无机盐的水解缩聚形成无机微粒子的方法引入。由于薄膜的耐磨性与无机粒子的含量有关，因此无机增强体颗粒含量和尺寸匹配及无机增强体颗粒的引入方法仍是当前的研究重点。随着生活水平和技术的提高，人们对薄膜提出了抗紫外线、自洁和抗静电等多功能化的要求，而多能化主要通过掺入各种功能添加剂实现，因此多功能添加剂的研究也是一个重点方向。

3. 溶剂

人们往往不重视溶剂在薄膜制备中的作用，认为它是挥发组份，最后总是挥发掉而不留在薄膜中，对薄膜质量不会有很大影响。其实，各种溶剂的溶解力及挥发率等因素对于薄膜制备、与基板结合力、表面状态、透明性等多方面件能都有极大影响。溶剂一般为混合溶剂，由真溶剂、助溶剂和稀释剂三大部分组成。溶剂的选用一般是根据相似相溶原则，溶剂的组成配方应根据涂料粘度、溶剂挥发率及挥发平衡原则来考虑。随着多种不同性能的成膜材料和增强材料的变换，溶剂也要相应地加以变化以达到生产良好耐磨透明涂层的目的。

4.薄膜制备与固化工艺

薄膜制备中基板的表面处理是一个重要的过程，原因在于高分子聚合材料具有较低的表面能，表面呈现惰性和疏水性，为达到牢固结合的闷的，一些涂层需要对基板进行预处理。常用的薄膜制备方法有三种：浸涂、旋涂和喷涂，三种方法各有其优缺点。喷涂一般用于工业化大面积透明薄膜的制作过程中。在透明塑料表面涂层上涂一层薄膜并不意味着耐磨涂层制备完毕，还有一个固化过程，由于采用溶胶-凝胶和化学共缩聚技术，涂层中含有大量的溶剂、水和羟基，另外基板由于是透明塑料，一般承受能力低于180～C，因此在干燥的过程中需采取特别的措施才能制备出致密的耐磨透明薄膜。研究发现，薄膜在氦气中固化能有效提高薄膜与基板的附着力及耐磨性，样品很容易地通过附着力和耐磨性测试，并发现薄膜厚度有20%的减少。人们为降低薄膜涂层固化温度和缩短固化时间，在薄膜组成中添加二甲基胺乙酸盐、乙醇胺乙酸盐、苯甲酸四乙基铵等催化剂，可使薄膜涂层在75～150°C短时间按内固化。在制备有机-无机杂化材料过程中，光辐射固化和微波加热固化也是常用的办法。

四、结束语

透明耐磨薄膜改变了人们的生活，给人类带来很大的便利。但是基础工艺数据、原料品种、生产成本等距大规模工业性应用还有相当距离，耐磨透明薄膜多功能化的发展还有很长的路要走。

参考文献

[1]王晶，高宏 材料科学与工程 2010年.

耐磨材料篇3

[关键词] 金属耐磨材料 水泥企业 研究 应用

一、金属耐磨材料的概述

材料的耐磨性不仅决定于材料的硬度Hm，而且更主要的是决定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。当Hm/Ha比值超过一定值后，磨损量便会迅速降低。

当Hm/Ha≤0.5-0.8时为硬磨料磨损，此时增加材料的硬度对材料的耐磨性增加不大。

当Hm/Ha>0.5-0.8时为软磨料磨损，此时增加材料的硬度，便会迅速地提高材料的耐磨性。

金属耐磨材料一般都指的是耐磨钢，能抵抗磨料磨损的钢。这类钢还没有成为一个完全独立的钢种，其中公认的耐磨钢是高锰钢。

二、水泥企业主要使用的耐磨钢

在水泥工业中大多以磨料磨损为主要磨损方式。耐磨材料主要用于磨机衬板、隔仓板、篦板，球、段，破碎机锤头、板锤、反击板、颚板，立磨辊、盘等。从材质上可分为以下三大类:

1.高锰钢系列

该材质在八十年代前的一百余年中始终占据耐磨材料的主导地位，优点:韧性极好，在强冲击条件下产生加工硬化;缺点:易塑性变形，不耐磨。已从非强冲击条件下应用的易损件(磨机衬板类)中退出，但是在强冲击负荷下应用的易损件中，仍保持不可替代的优势。

普通高锰钢以及为了提高屈服强度添加各种合金元素的合金高锰钢，在大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破碎机内外锥等易损件中，占主导地位。超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头和板锤。中锰钢也有部分应用。

2.合金钢系列

低碳中合金、中碳低合金、中碳中合金、低碳高合金等各种合金钢，由于其化学成分、热处理工艺可在很大范围内变化，最终产品的机械性能指标差距很大，硬度HRC40-60，冲击韧性ak10-100J/cm2，因此可根据易损件的应用工况条件，分析其主要磨损机制，优化和选择合金钢的化学成分和综合机械性能，达到最经济合理的选用。

中碳低合金钢的优点是:合金量少，生产成本较低，依靠水淬或油淬提高硬度，满足易损件的耐磨寿命。

中碳中合金钢的优点是:中等的合金含量使其基体组织得到固溶强化且有弥散碳化物，热处理工艺简单且稳定，综合机械性能较佳。与中碳低合金钢相比，即使硬度相同，耐磨性明显增高，但生产成本偏高。

低碳高合金钢的优点是:低碳、高合金的化学成分配合恰当的热处理工艺，可获得非常高的韧性和较高的硬度，对受冲击负荷较大、结构复杂的易损件具有绝对的优势，缺点是生产成本高。

3.抗磨白口铸铁系列

该系列有高铬铸铁、中铬铸铁、低铬铸铁、镍硬铸铁及高铬铸钢等品种。总体优点:硬度高，耐磨性好。缺点:韧性不足。

高铬铸铁(Cr14-30%)的耐磨性最好，应用范围最广，如中小型磨机衬板，球和段，小型破碎机锤头和板锤，立磨辊和盘等。大型磨机前配置了辊压机后，高铬铸铁即可扬长避短，充分发挥其优异的耐磨性，衬板使用寿命可达8年以上。

低铬铸铁(Cr1.5-3%)的硬度、韧性均大大低于高铬铸铁，主要应用于球、段以及细磨仓衬板，优点是生产成本低，缺点是应用范围窄，综合性能和抗磨指标一般。

中铬铸铁(Cr8-14%)仅用于铸球，降低铬含量，既可以降低生产成本，也可满足球的破碎率指标，市场中仍称之为高铬球。

三、水泥企业常用耐磨材料具体选用(本文以磨机为例)

1.粗磨仓衬板磨损机理及耐磨材料的选择

粗磨仓入磨料度为15mm-25mm，研磨体平均球径φ75mm左右，最大球径φ90mm-lOOmm。磨机回转时，球和物料以较大的冲击力凿削衬板;球在下落的滑动或滚动中挤压物料，物料尖角切削衬板，因此粗磨仓衬板磨损机理是以高应力冲击凿削磨损为主，挤压切削为辅。

粗磨仓衬板要求材料有足够韧性，受切削磨损要求材料具有高硬度。根据磨损原理，材料硬度(Hm)应为物料硬度(Ha)的0.8倍以上，即Hm/Ha≥0.8，水泥熟料硬度为HV500-550，相当于HRC49-54。所以衬板材料硬度应在HRC50以上才耐磨。由于受高应力冲击凿削，冲击韧性ak≥10J/cm2才能不开裂，才满足使用要求。因此粗磨仓衬板应选择中碳中铬合金钢及其类似合金钢材料，硬度HRC48-55，冲击韧性akl5-20J/cm2，使用寿命可达2-3年。对于单螺孔衬板及沟槽衬板可参照相关标准选择高铬铸铁，使用寿命可达4-6年。对于φ3m以上的大型磨机衬板，应选择高韧性高铬铸铁，硬度HRC58-62，冲击韧性ak8-12J/cm2，使用寿命可达 6-10年。

2.细磨仓村板磨损机理及耐磨材料的选择

通过隔仓板进入到细磨仓的物料已变细，尖角变钝，细磨仓里的球或段直径仅为φ15mm-60mm，冲击力小，因此细磨仓衬板磨损机理是球的应力切削磨损。

细磨仓衬板可以选择硬度高、韧性低的耐磨材料。如高碳合金钢，高、中、低铬铸铁，抗磨球墨铸铁等材料，硬度HRC>50，冲击韧性ak4-6J/cm2均可使用。

磨机衬板不宜选择高锰钢。对粗磨仓而言，因为高锰钢的屈服强度低，易产生塑性变形，尺寸长的衬板会发生凸起变形，钢球的冲击也不能充分产生加工硬化，因此不耐磨。细磨仓衬板承受的冲击力更小，高锰钢的耐磨性更不能得到发挥。

3.磨头端衬板、隔仓板、出科篦板耐磨材料的选择

(1)磨头端衬板磨损机理及耐磨材料的选择

磨头端村板在粗磨仓进料端，物料粒度大，研磨体平均球径大，受磨球和物料的侧冲击力大，是以高应力冲击凿削磨损为主、切削冲刷为辅的磨损机理。因此磨头端衬板应选择韧性高耐冲击、硬度高抗切削的材料。以前采用高锰钢，由于所受冲击不足以充分使其产生加工硬化，硬度仅能达到HB350左右，受物料切削冲刷磨损严重，使用寿命低。如果选择中碳多元合金钢衬板，硬度HRC46-50，冲击韧性ak5 J/cm2，使用寿命可比高锰钢提高一倍。φ3.Om以上大型磨机磨头端衬板在径向上分2-4块，可选择高铬铸钢，高铬铸铁类耐磨材料，使用寿命可比高锰钢高3-4倍。

(2)隔仓板磨损机理及耐磨材料的选择

粗磨仓粉磨达到一定粒度的物料是通过隔仓板篦缝到细磨仓的。物料对隔仓板蓖缝进行挤压冲刷磨损，球和物料对隔仓板进行测冲击凿削磨损，并且隔仓板为悬臂梁式安装，受力情况恶劣。因此要求材料韧性要好，冲击韧性ak≥25 J/cm2，硬度HRC45-50。

高锰钢韧性好，但硬度低，不耐磨，并且易产生塑性变形，堵塞蓖缝，影响生产效率。

因此隔仓板应选择中碳中铬多元合金钢及类似合金钢材料。φ3.0m以上大型磨机隔仓板是分块制作的，可选择高铬铸钢、高韧性高铬铸铁类耐磨材料，使用寿命可比高锰钢提高2-3倍。

(3)出料篦板磨损机理及耐磨材料的选择

出料蓖板在磨机的出口，主要受小球或钢段的挤压切削磨损。因此以硬度为主选择材料，可选择各类高碳合金钢、高韧性抗磨球墨铸铁等。硬度HRC50-55，冲击韧性ak8-10 J/cm2，即可满足使用要求。

新型耐磨材料-Cr-Ti多元合金钢衬板，冲击韧性65-136 J/cm2，硬度HRC52-58，主要技术指标达到国外同类产品水平，其技术性能满足φ3.8m以上大型球磨机粗磨仓、细磨仓、磨头端衬板，隔仓板、出科蓖板工况条件的要求，应用范围广，寿命比高锰钢提高2-4倍，是替代高铬铸铁和传统中合金衬板的理想材料。

总之，使用厂家选择理想的耐磨材料，应该考虑以下两点。

耐磨材料篇4

[关键词] 碳化铬 耐磨铸钢 组织结构 摩擦磨损性能

前言

磨损是工程构件的主要破坏方式之一， 同时也是机械零件失效的三种主要原因(磨损、腐蚀、疲劳)之一，各种机械零件的磨损所造成的能源和材料的消耗是惊人的。高锰钢和耐磨铸铁作为耐磨材料被广泛应用。近年来，高锰钢在理论研究和实际应用方面日益得到重视。有许多学者在超高锰钢成分设计、生产制造等方面做了大量工作，既提高了高锰钢的加工硬化能力、耐磨性以及制造加工性能外，又将高锰钢的应用领域拓展到高强度高塑性钢领域[1]。

不断开发性能更好的耐磨材料，以提高生产效率，降低生产成本，节约资源和能源，这具有十分重要的意义。

中碳低合金耐磨铸铸钢由于合金元素含量较低，具有高硬度、高耐磨和良好的韧性配合，工艺简单，成本低廉，获得了广泛应用，成为近年来发展的热点在各种形式的合金铸钢的成份中，碳是影响衬板材料力学性能，如硬度、冲击韧性的主要元素；铬则是合金耐磨铸钢常用的主要合金元素，但我国铬资源比较短缺，因此本文研制碳铬系合金铸钢，探讨碳铬含量对试验钢力学性能(硬度、冲击韧性)及耐磨性的影响。由于通过控制化学成份和适当的热处理得到马氏体或马氏体―贝氏体组织，具有良好的耐磨性。

1 实验方法和内容

1.1 试验过程简图

1.2 实验材料制备

1.2.1 成分设计

实验以美国SAS公司的高性能SA1750CR碳化铬耐磨钢为设计依据，耐磨钢的元素含量设计为：Cr：45%、C：6.5%、Mn：1.5%，余量为Fe。由于耐磨钢中的Cr是以碳化铬形式存在硬质强化相，固实验选用Cr3C2粉末、纯Fe粉和Fe-Mn合金粉为原料，按照复合粉体的混合比例，设计其配比为Cr3C2：51.92wt%、纯Fe粉：46.08wt%、Fe-Mn粉：2wt%。实验采用球磨法混料12h，干燥后备用。

1.2.2 耐磨钢的制备

加热炉为SX3-6-14快速升温电阻炉，最高温度1400°C。实验时预设定好最高加热温度和保温时间，实验完成后随炉冷却至室温。

1.3硬度测试

1.3.1 洛氏硬度测试

实验采用时代TH300硬度计洛氏硬度计和数字自动转塔LCD显微维氏硬度计，测试不同条件下试样的硬度值并进行对比，研究不同条件对材料的硬度的影响，试样与金相试样相同。测试条件为150kN，保压3秒，每组试样测六次，最后求硬度平均值。

1.3.2 维氏硬度测试(HV)

采用HXD-1000TM/LCD数字式显微硬度计测定维氏硬度。以一定的试验力，将两相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头压抛光处理后的试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度，用压痕单位面积承受的试验力表示维氏硬度值。本次试验选择了不同的试验力进行测定，以0.3mm/s的加载速度施加载荷，保持试验力20s，同一试样上测试压痕点数6个。显微硬度值按下列公式进行计算：

HV=

式中：HV为维氏硬度值(N/mm2)，F为试验力(N)，d为压痕两对角线的平均值(mm)，α为金刚石压头相对面夹角(136°)。

1.4金相组织观察

本实验采用OLYMPUS GX51金相显微镜，观察耐磨铸钢试样的金相组织，研究组织和性能之间的关系。金相试样制备：取样*人工研磨水冲洗*抛光*水冲洗*酒精棉球清洗*烘干*浸蚀*水冲洗*酒精棉球清洗*烘干*观察。用金相显微镜采集系统观察至清晰的组织并照相分析。浸蚀剂：4%的硝酸酒精，浸蚀时间：10s左右。

1.5 XRD衍射成分分析

X射线衍射仪主要用于材料相结构分析。所用仪器为日本理学(Rigaku)公司D/Max-3B型X射线衍射仪。利用Origin70软件和MDI jade软件对衍射结果进行处理分析。

1.6摩擦磨损试验

实验仪器为M2000型磨损试验机。实验条件：转速(r)：200r/min摩擦用钢环直径(D)为40mm，载荷(F)为200N，每个试样实验时间(t)为60min。实验主要是将不同条件下制备的试样在试验机上进行摩擦磨损试验，试样尺寸规格：10×10×20mm试样表面应打磨的较平整并将要进行试验的一面抛光。试验前先将所有试样在超声波仪器中用无水乙醇清洗(至少30min)，再放入60℃的干燥箱中干燥(至少12小时)。干燥后称量磨损前的质量(每个至少三次，取平均值)，然后进行摩擦磨损试验，试验时记录实验数据，试验后同样将试样进行清洗干燥，干燥后称量磨损后的质量(每个至少三次，取平均值)。

根据所选取的磨损试验方法和磨损材料的不同，可选用不同的耐磨性能评定方法，以期获得精确可靠的实验数据，本实验利用称重法进行耐磨性能的评定[1]:即利用电子天平分别测量实验前后的试样的质量，计算出质量变化，从而来评定铸件材料的耐磨性能。

磨损率(Wear rate)是评定材料耐磨性能的重要指标，可以用来表征材料在不同加载条件，不同行程下的磨损量大小，其计算公式如下所示：

磨损率：Wear rate=Δm/F・L

式中：Δm为磨损失重，单位mg，N为摩擦磨损试验时载荷，单位N，L为摩擦行程，单位m。

摩擦系数μ按下列公式进行计算：

摩擦系数

其中，M为摩擦力矩(N・m)；N为载荷，200N；R为圆环半径，0.020m。

根据所得到的数据结果计算磨损率，然后对磨损试样进行扫描电镜试样，观察表面形貌并分析机理。摩擦磨损实验后，用扫描电子显微镜对磨损表面的微观组织形貌进行观察分析，确定不同试样在不同实验条件下的磨损情况和磨损机制。

2 试验结果和分析

2.1 硬度测试

2.1.1 洛氏硬度测试

图2.1为洛氏硬度测试结果，可以看出，由于实验条件不同，所制备的试样的硬度也不同，升温时间和升温温度对铸件硬度的有明显影响。铸件制备过程中，升温时间过长，在高温情况下会发生氧化而影响组织成分，对硬度也会发生影响。由上图可知相同最高温条件下， 60min条件所获得铸件硬度相对较高。另一方面，比较60min、120min、180min相同升温时间下，最高温也应选择适当的温度。对于一号试样最高温1250°C条件下试样无法成功制备，然而温度过高也不好，1300°C时所制备的铸件硬度较高。综述可得，二号(1300°C/60+10)和五号(1360°C/60+10)试样获得的硬度较高。

2.1.2 氏硬度测试(HV)

对于不同试样的维氏硬度的测定结果见图2.2。可以看出，同一种试样在随应力增加的情况下，其硬度变化趋势为先升高后降低然后趋于平稳。另一方面，同一种应力测试条件下，其硬度变化和洛氏硬度测试变化情况基本吻合。

2.2金相组织分析

在不同实验条件下制取的碳化铬耐磨钢试样的金相组织中可以看出，出现白色针状和条块状组织为碳化铬，它存在与Fe基体之中。我们所希望的是能得到独立的而非相互融合的碳化铬组织，对于1300°C温度的二号、三号、四号试样，二号试样碳化铬组织较均需，为针状及长条状且较清晰，相互熔融状态较少。碳化铬组织能起到很好的固定作用，类似于钉扎效应，能有效提高耐磨性。四号试样组织不均匀，且有较多碳化铬相互熔融。而三号试样情况则介于两者之间。

对于1300°C温度下制备的五号、六号、七号三种试样，五号和七号组织较均匀，二号和五号组织结构较为相似，但由于温度不同，结构又稍有不同。七号试样组织较均需，但其硬度结果并不是最好，可能是由于升温时间过长导致部分发生氧化的原因。综上所述，结合其硬度测试结果可知，熔融较少且分布较均匀的细长条或针状的碳化铬组织，有利于提高碳化铬耐磨钢的抗磨损性能。

2.3 XRD衍射成分分析

X射线衍射仪主要用于材料相结构分析。所用仪器为日本理学(Rigaku)公司D/Max-3B型X射线衍射仪。利用Origin7.0软件和MDI jade软件对衍射结果进行处理分析。本试验主要对力学性能较好的二号(1300°C/60+10)和五号(1360°C/60+10)试样进行X射线衍射分析。从结果可以看出，耐磨钢的物相组成主要为Cr7C3、Cr3C2和α-Fe三种物相，Cr7C3化合物相的生成，表明经高温烧结并保温后，部分Cr3C2相发生了转变。从金相组织分析可以看出，Cr7C3化合物相依然为针状或条状，由于Cr7C3、Cr3C2均为高硬度碳化铬相，对硬度和耐磨损性的提高显然是十分有利的。

3 碳化铬耐磨钢摩擦磨损特性研究

3.1 对磨损的一般认识

Nam.P.Su将磨损分为两天类：一类为由材料机械性能决定的磨损，另一类为由化学过程和热激活过程控制的磨损。前者又包括五种类型的磨损即:滑动磨损(剥层磨损)、微动磨损、磨粒磨损、冲蚀磨损(固体颗粒冲击)和疲劳磨损;后者包括四种磨损类型:溶解磨损、扩散磨损、氧化磨损及腐蚀磨损。

3.2磨损试验结果及分析

3.2.1磨损率和摩擦系数

在M-2000型磨损试验机上，分别对二号、三号、四号、五号、七号试样分别进行摩擦磨损实验，摩擦副为GCr15钢环。实验转速(r)：200r/min，钢环直径(D)：40mm，施加载荷(F)：200 N，摩擦磨损时间(t)：60min。利用电子天平分别称出个试样在磨损前后的重量，获得质量差，从而计算磨损率。图3.1给出了磨损率柱状图，可以看出，相同的实验条件下，二号试样(1300°C/60+10)和七号试样(1360°C/180+20)的磨损率几乎一致，四号试样由于试样多孔磨料粉末进入无法比较。其中三号试样(1300°C/120+20)的磨损率最大。由此可知，二号试样和五号试样表现出较好的抗磨损性能。考虑其综合力学性能，二号试样(1300°C/60+10)优于五号1360°C/180+20)试样，实验结果与硬度的测试结果相一致。

图3.2为试样在M-2000型摩擦磨损试验机上测得的摩擦系数随时间的变化曲线。由图中可以看出五种试样的摩擦系数的变化情况。所有试样的摩擦过程可以分为三个阶段：第一阶段为起始阶段，表现出摩擦系数随时间而迅速下降；第二阶段摩擦系数随时间有波动性的变化，但总体呈上升变大的趋势，我们称之为磨合阶段；第三阶段为稳定摩擦阶段，摩擦系数随时间变化缓慢，并趋于平稳，最后达到稳定摩擦系数。由于试样有气孔的存在，使得该阶段存在个别波动稍大的特例。

另外，由图3.2也可以看出，二号试样和三号试样摩擦系数整体较高，而且三号试样在趋于平稳时有稍下降趋势，而二号试样呈稍上升趋势。其中七号试样摩擦系数整体较低。四号、五号试样情况则介于其中。

综上所述，由磨损率和摩擦系数的分析可以比较出，二号和三号试样摩擦性能较好，且综合其力学性能分析，二号试样(1300°C/60+10)要优于三号试样(1300°C/120+20)。相比较两者而言，由于制备时间不同，120min升温时部分会发生氧化，组织也稍有不同，造成这种现象。同时，也可以看出摩擦磨损是一个非常复杂的过程。

3.2.2 磨损区和未磨损区成分分析

摩擦磨损试验后，对试样的进行扫描电镜观察，同时利用X-射线分析磨损区和未磨损区的成分。采集条件：加速电压：20.00keV，活时间：28秒，出射角：35.00度。由表3.3可以看出，磨损区Fe含量有所增加，其它成分变化不大。造成这种现象的原因是耐磨钢的硬度较高，与之配副的材料发生材料了转移。

3.2.3试验结果的影响因素分析

a．摩擦实验外部环境：由于实验时，外部环境相同，故非外部环境影响。

b．材料的成分方面：该实验试样都是有相同的配置，材料成分含量都是相同的，因此上述试样的耐磨性和成分无关。

c．试样本身：由于试样在实验室有限条件下制备，试样铸件有一定的孔，实验过程中可能会有磨料粉末进入，虽然实验前后都经过长时间的超声波清洗，但可能还会有少许残留，造成一定的影响。

d．试验钢的组织方面：由于试样制备的条件(温度、时间)不同，使试样的微观组织结构不同，力学性能也不同，结合各试样的组织图片和力学性能结果分析，这是造成其磨损性能不同的主要原因。

其中，二号试样组织较均匀，长条状和细针状的碳化铬组织较多，弥散效果好，能起到一定的钉扎效应。使其力学性能和摩擦磨损性能有效提高。综上所述，影响实验中相同成分的铸件试样耐磨性的主要因素是试验钢的组织结构。

3.3 试样磨损形貌及磨损机理分析

五个试样分别在M-2000型摩擦磨损试验机上进行60分钟摩擦磨损试验，经过无水乙醇在超声波仪器中清洗并干燥后，在电子分析天平上称量后，在扫描电镜下扫描磨损面。

由各试样磨损面的图片对比可发现，二号试样和五号试样的磨损面较平整，磨损较轻。其中二号试样出现较轻的犁沟，而五号试样只出现极轻的疲劳磨损。四号试样磨损最严重，有严重的疲劳剥落现象发生，主要是微观断裂磨损机理，同时也伴随着犁沟的出现。对于三号试样，其磨损机理主要是以疲劳剥落为主。七号试样则是犁沟和疲劳剥落同时发生。

4 结论

1. 高碳化铬耐磨钢的物相组成主要为Cr7C3、Cr3C2和α-Fe三种物相，其组织结构为针状或条状结构。

2. 实验结果表明，二号试样(1300°C/60+10)和五号试样(1360°C/60+10)的平均硬度值较高，有较好的力学性能，且二号要优于五号试样。

3．相同摩擦磨损实验条件下，二号试样(1300°C/60+10)和七号试样(1360°C/180+20)的磨损率几乎一致，四号试样由于试样多孔磨料粉末进入无法比较，三号试样(1300°C/120+20)的磨损率最大。由此可知，二号试样和五号试样表现出较好的抗磨损性能。

4. 根据摩擦磨损试验及对磨损面的扫描电镜分析可知，碳化铬耐磨钢二号和五号试样的磨损面较平整，表面只有少量的疲劳磨损和较轻的犁沟。磨损率较低，整体摩擦系数较高，表现出良好的耐磨性能。升温时间长的三号、四号试样有严重的疲劳剥落现象发生，主要是微观断裂磨损机理，同时也伴随着犁沟的出现。

参 考 文 献

[1]徐雪霞，白秉哲.我国贝氏体耐磨铸钢的发展及应用[J]，北京：铸造技术 2008

[2]丁晖，陈恒新，力玉海，车殿科.中碳低合金耐磨钢及其磨料磨损行为的研究[J]

[3]王洪发.金属耐磨材料的现状与展望[J].铸造，2000，(增刊):57.

[4]丁晖，陈恒新，力玉海，车殿科.中碳低合金耐磨钢及其磨料磨损行为的研究[J]

耐磨材料篇5

关键词：熔铸耐火材料加工；专用铣磨机床；数控系统

1?问题的提出

笔者为研制“熔铸耐火材料精加工设备”试制出一台数控铣磨床。在样机试切工件时，发现工件过切。工件材料为a-bAl2O3，是玻璃熔窖流道槽中的关键零件，属难加工的高硬、脆性材料。

经过各种工况的反复试验，过切总在既定的位置，即位于零件的最高处（半径为50mm 的圆弧极值点处）。为此，笔者进行了空载模拟加工，磨具上安装的铅笔在白纸上描绘出各种加工曲线，结果证实机床的Z向进给在极值点均出现失控下滑的现象，在纸上表现的加工轨迹就是极值点过切。

2?机床进给系统

数控铣磨床样机，它采用龙门框架结构，具有较大的整体刚度。机床设置了立滑枕（Z轴）、模向滑座（Y轴）及纵向工作滑台，且均由步进电动机分别驱动，脉冲当量均为0.01mm，其中、Z两轴为二坐标联动。滑枕、滑座、滑台的导轨面采用贴塑软带（YT塑料导轨软带）新技术，具有低摩擦、无爬行、耐磨、抗振的特点。立滑枕（含磨具，计450kg）采用气囊式蓄能器液压配重装置，避免了铅块配重的缺陷，惯性小，动作快捷灵敏。

从设计的角度看，该机床Y方向的进给运动是由步进电动机通过一对齿轮传动后驱动滚珠丝杠实现的。滚珠丝杠两端采用双支承结构，通过对支承轴承、丝杠螺母副及丝杠本身的预紧，传动刚度较大。X轴方向的进给与Y方向相同，且它对加工质量的影响甚微。Z轴方向的进给与X轴方向相比，滚珠丝杠的下端处于自由状态，因此支承刚度较小，丝杠本身无法预紧。此丝杠驱动立滑枕作上、下进给运动，其结构原理。它与Y轴丝杠联动可实现Y-Z平面上的曲线加工。此轴是引起过切的根源。

3?过切现象研究

现以与磨具刚性联接的立滑枕为研究对象，它受到重力G，配重拉力F，立滑枕与导轨面的摩擦力Ff以及滚珠丝杠对立滑枕的驱动力T的作用。在原理上配重力F要与重力G相等。当立滑枕向上运动时，由于Z轴进给要换向，电动机接受反向插补脉冲指令而顺时针运转。假如由于制造或装配原因，传动齿轮副存在间隙，电动机接受反向进给指令后，最初的若干个指令脉冲只能起到消除间隙的作用，因此产生传动误差的结果是欠切而不是过切。在实际控制软件中，齿轮传动间隙已采取补偿措施，欠切也不会发生。

1. 经现场观察及理论计算，发现所选用的配重蓄能器公称容积V0偏小，导致配重力F在立滑枕的工作行程范围内变化幅度较大。根据蓄能器的工作原理，配重力F的变化幅度取决于蓄能器的公称容积V0、油缸的缸径及工作行程。当V0偏小时，以工作行程的中点为临界点，愈是在工作行程的下端部，F值越大：愈是在工作行程的上端部，F值愈小。在试切工件时，极值点位于工作行程的上半部较高位置，此时测出配重力F

2. 在设计上，驱动立滑枕的滚珠丝杠为悬伸梁，即其下端没有支承，显然此传动系统的传动刚度较小。文献表明：数控机床的进给系统中，丝杠和螺母将电动机的转速转换成执行部件的位移，这相当于一个积分环节，而系统的其余部分可以简化成一个增益为ks的比例环节，因此，进给系统可以简化形式。

从控制系统分类分析，这是一个Ⅰ型系统。该系统的特点是对阶跃位置指令的响应没有稳态误差，而对阶跃速度，即斜坡位置指令输入，其响应的稳态位置偏差为e=V/ks，e为速度引起的误差，是为了建立速度V所必需的指令位置与实际位置之间的误差。

本数控系统采用逐点比较法插补原理，在加工圆弧时可以认为刀具在某点（如P点）附近很小的范围内，切线cd与圆弧非常接近。在这个范围内，对切线的插补和对圆弧的插补，刀具的进给速度基本相等。因此，刀具的进给速度为

式中：f———插补时钟所发脉冲的频率

d———脉冲当量

a———直线op与Z轴的夹角

显然Y、Z轴的进给速度分别为

当加工至极值点时，a=0°，代入式（2）、（3）得

Vy=fd，Vz=0

磨具中心沿着圆弧曲面的外侧作两坐标联动进给，当Y轴的位置指令到达圆弧的极值点B 瞬间，由于速度Vy=fd引起的位置误差为ey=fd/ks，速度Vz=0 引起的误差为0，因此磨具中心实际位置在A处，此时Z轴的进给指令已从正向变成负向，并瞬时由补偿软件发出一定数量的补偿脉冲，使步进电动机转动越过传动间隙后，随即从零开始按插补指令逐渐加速。也就是说，在Z轴换向进给时，由于Y轴存在位置误差ey=fd/ks，使磨具中心在A处已开始向下切削，这必然造成极值点过切。因此，进给系统的速度误差是造成极值点过切的另一主要原因。

4?消除过切的措施

1. 增大蓄能器的公称容积V0。经力学计算，当配重力F的变化幅度控制在|F-G|≤0.1的范围内，立滑枕可以在步进电动机失电的情况下靠滑动摩擦力就可以在工作行程内的任意位置处于静平衡状态，这样就避免了立滑枕在步进电动机作齿隙补举动时趁机向下滑动，以提高Z轴进给系统的定位精度。

2. 提高Z轴进给系统的刚度。传动齿轮采用无间隙设计，在滚珠丝杠的下端增设一个支承，避免悬伸梁结构。此外，对轴承、丝杠螺母副及丝杠本身进行恰当的预紧。

耐磨材料篇6

关键词：石圪节　煤矿PPS　铸石煤仓

为了提高煤仓的使用寿命，多年来，煤矿煤仓内衬材料历经了钢轨铺底、钢板铺底、铁屑砼铺底、石英砂或铁钢砂砼铺底、铸石板铺底，随着科学技术的不断发展，新工艺、新技术、新材料的推广，逐步取代了原来的施工技术。

现在煤仓仓壁普遍采用的材料为铸石砖，铸石砖是―种硅酸盐材料。先经1500℃的高温熔融，并压延成型，最终受控成核晶化的产物，属以共价键形成的原子晶体类物质。有很高的硬度和耐磨性，熔点很高，晶体的延展性小，有脆性；成型过程中不易产生微气孔，且不易导电，是一种很好的耐磨材料。

铸石具有很好的耐腐蚀、耐磨性能，其耐酸碱性可达99％以上，耐磨性比锰钢高5～10倍，比碳素钢高数十倍；其莫氏硬度7～8，仅次于金刚石和刚玉。但其韧性、抗冲击性较差，切削加工困难。

由于铸石制品的韧性较差，硬度较高，难以切削加工，一般按一定形状和尺寸加工制品。给施工过程带来很大的难度。

为能有效的解决铸石的上述难点，现又出现了PPS耐磨树脂合金板这种新的煤仓内衬材料。

PPS耐磨树脂合金板是在聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚四氟板材的基础上，开发研制出来的一种新型化工材料，又称UHMW-PE，它具有诸多的优越性能。

1　极高的耐磨性

独特的分子结构，使它具有超然的抗滑动摩擦能力。耐磨性高于一般的金属和塑料制品，是碳钢的6.6倍，不锈钢的5.5倍，黄铜的27.3倍，酚醛树脂的17.9倍，尼龙的5倍，聚四氟乙烯的5倍，铸石板的20.5倍，微晶板的22.7倍。

2　极高的耐冲击性

在现有的工程塑料中PPS耐磨树脂合金板的冲击韧性值组最高，许多材料在严重或反复爆炸的冲击中会开裂、破损、破碎或表面能力疲劳，而PPS耐磨树脂合盒板按找GB1843标准，进行悬臂粱冲击试验达到无破坏。

3　良好的耐化学腐蚀性

PPS耐磨树脂合金板可以耐烈性化学品的侵蚀，除对某些强酸在高温下有轻微腐蚀外，在其他的酸碱性溶液中均不易腐蚀，可以在温度

4　极低的摩擦系数

由于PPS耐磨树脂合金板内含蜡状特质，摩擦系数(196N，2小时)仅为0.219MN／m(GB3960)，自身性很好，自身滑动性能优于油的钢和黄铜；特别是在环境恶劣，灰层、泥沙多的地方，PPS耐磨树脂合金板自身干性能更能充分的显示出来，不但运动自如，且保护相关工作部分不被磨损、拉伤。

5　表面非附着性

PPS耐磨树脂合金板由于摩擦系数小和无极性，具有很好的表面的非附着性。现有的材料一般在PH值为9以上的介质中均结垢，而PPS耐磨树脂合金板则不结垢。这一特性对火电站用于排煤粉灰系统有重大意义。

6　其他特性

PPS耐磨树脂台金板还有吸能，吸噪音、抗静电、对中子具有屏蔽能力，不吸水(6％)、比重轻、容易机械加工、可着色等突出特性。

鉴于PPS耐磨树脂合金板以上的各种优良性能，将其作为煤仓内衬材料，可以说PPs耐磨树脂合金板出现是煤仓内衬的又一次技术革命。它具有的施工工艺简单、防阻仓效果好，抗冲击性强、耐磨性好等性能非常符合作为煤仓内衬材料。PPS耐磨树脂合金板是工业合成材料，其分子量在300万以上，属线形结构物质，目前是综合性能最好的工程材料，其耐磨性、耐冲击性、耐腐蚀性，光滑性及吸收冲击性，五个指标都高于其他工程材料，其不粘附，防冒落拱堵仓效果明显。见铸石材料与PPS板性能对比表。

通过以上对比，PPS耐磨树脂合金扳其主要性能优于铸石材料，并且针对石圪节下组煤中含矸石比例较大，对煤仓仓壁的冲击及耐磨性均影响较大，所以，石圪节下组煤工程在经过备种对比和分析讨论后，决定使用PPS耐磨树脂合金板。

现各大发电厂、煤矿、选煤厂、选矿厂、钢铁厂、玻璃厂的各种料仓、漏斗衬里，溜槽衬里，广泛选用可获得放仓快，不粘附、不堵仓、噪音低，安装拆卸方便，维护使用周期长的良好效果。

铸石材料易碎、易脱落，仓体维修影响时间长，在抗冲击方面更是远远低于PPS耐磨树脂合金板。

介于以上情况，目前新建矿井和技术改造矿井、煤仓仓体衬板广泛使用PPS耐磨树脂合金板。

耐磨材料篇7

关键词：耐磨混凝土地面；耐磨材料；施工

上世纪60年代耐磨混凝土在欧美发达国家就已开始使用，改革开放以后，耐磨混凝土地面在我国逐步开始采用。经几十年的不断改进和实践，耐磨材料及施工技术都日趋完善。由于普通混凝土粗骨料本身硬度低、耐磨性差，使用一段时间后因磨损等原因，特别是车辆进出频繁和运输荷载较重的车间、码头、仓储等场所，地面会出现起砂、起尘，甚至变的坑坑洼洼，使许多产品在运输途中造成损坏，对洁净度要求较高的生产车间，将严重影响产品质量，在人流大的公共场合，将影响公共环境和人们的正常活动。90年代由我国研究开发的耐磨混凝土，填补了国内空白。1991年该产品通过国家鉴定；1992年作为建设部科技成果重点项目向全国推广。

一、耐磨混凝土地面的适用范围

目前，发达国家一般采用环氧地坪涂料、或采用金属、非金属类耐磨材料对混凝土地面进行耐磨处理。近些年来，耐磨混凝土以及耐磨材料在我国发展很快，出现了很多类型的耐磨地面及新型的耐磨材料，根据耐磨混凝土中所含骨料的不同可分为两大类；既非金属耐磨混凝土地面和金属耐磨混凝土地面；前者是以高硬度矿物材料为骨料，后者以铁屑和普通中细砂为骨料。非金属耐磨地面主要包括，以水泥基为主体的耐磨混凝土地面。在水泥基耐磨混凝土地面中；由于耐磨机理的不同又可分为很多种类。耐磨混凝土地面具有；耐磨、高强、抗冲击、抗油滲、不起尘；整体性好、维修费用低、耐久性好造价相对较低等优点，特别适应于，码头、仓储、机场跑道、停车场这些长期受重压、受冲击的路面及地坪，适用于有防尘要求的车间；洁净度要求较高的医院、超市；人流比较集中的公共大厅、广场等各类混凝土楼、地面。

二、水泥基耐磨混凝土地面的耐磨原理

水泥基耐磨混凝土地面，根据使用的材料和耐磨机理的不同，大致可分为以下三种类型；（1）非金属耐磨混凝土；非金属耐磨混凝土主要以高硬度矿物材料、金刚砂等为骨料及水泥、砂，石等成分构成，这种耐磨混凝土的耐磨原理是；在耐磨混凝土面层中采用了高强度和高硬度的混凝土骨料，配以提高强度和防收缩的混凝土外加剂经均匀搅拌后，敷设于刚浇筑成的混凝土基面上，（耐磨面层施工要在混凝土基层初凝前进行）它主要是通过采用高强度和高硬度的混凝土骨料，以达到强化混凝土的表面层，来达到混凝土抗耐磨的效果。（2）目前采用较多的一种耐磨混凝土地面，它是在不低于C25混凝土的基面上，待浇筑的混凝土基层进入初凝状态后，在混凝土基面上均匀铺撒一种耐磨材料，称为混凝土硬化处理剂，国外统称这类耐磨材料为“混凝土表面硬化剂”。这种耐磨混凝土地面，是通过在普通混凝土基层上施工混凝土硬化剂，使混凝土表面形成耐磨层而达到耐磨的效果。（3）另外一种耐磨混凝土地面，是在已施工好的混凝土基面上，施工一种混凝土密封固化剂，这种密封固化剂在混凝土基面通过有效渗透，（渗透深度约5～8mm）无机化合物和混凝土中氧化钙之间发生化学反应，生成硅酸二钙和硅酸三钙等物质的混合物，这些生成物进一步与水化合，生成一种叫做水化硅酸钙或雪硅钙石胶的化合物。雪硅钙石胶是混凝土强度的主要来源，使用混凝土密封固化剂就是通过增加雪硅钙石胶的浓度来增加混凝土的强度；当雪硅钙石胶在混凝土的气孔中形成，它生成的晶状体有效地封堵了混凝土中的毛细孔，减少了水分流失的路径，使混凝土整体结构更致密，有效地提高了混凝土的强度、密度、表面耐磨度。

三、混凝土表面硬化剂的施工方法

1.施工现场应具备以下施工条件。（1）安排好施工人员并有明确分工，准备好施工所需材料及施工机具；（2）耐磨地面施工时现场不得交叉安排除耐磨地面以外的施工作业；（3）做好连续施工的准备，保证施工现场水电正常供给及照明设施；（4）提前清除施工现场中一切不必要的杂物、材料及设备。

2.浇筑用混凝土建议满足以下条件。（1）混凝土基层强度等级不低于C25，尽可能采用小的水灰比、现场搅拌混凝土坍落度控制在3～5cm，商品混凝土坍落度应在12～14cm。（2）当混凝土层厚度小于8cm时，要用细石混凝土浇筑。（3）混凝土随浇随抹平，平整度为2m范围不大于2mm，基层混凝土振浆要充分，对于有窝水现象，必须设法清除，重新找平。

3.耐磨材料施工工艺。（1）混凝土浇筑、振捣后用长辊筒或推平后用长刮尺刮平整，浇筑后3～5小时，视表面无泌水进入初凝状态，用机械镘带圆盘拍浆，边角处人工压实收边，主要是对混凝土表面压光并减少浮浆，注意依浇筑同方向镘光 。（2）在已镘好的混凝土基面上均匀撒布三分之二单位用量的硬化剂耐磨材料；用机械镘（金属圆盘）来回多次镘光，边角处人工配合施工。二次将剩余三分之一用量的硬化剂耐磨材料均匀撒布在混凝土表面，用机械镘纵横交错镘磨，至少在两边以上。（3）混凝土表面开始硬化时，用加装金属刀片的机械镘进行打磨压光，反复操作3～4遍；（同时避免损坏表面）边角处手工压光。待表面硬化5～6小时后，再用加装金属刀片的机械镘进行最后一次抛光平整。（4）为防止混凝土表面水分过快蒸发，在抛光好的耐磨地面上涂敷养护剂进行养护或采取其他养护措施，保障混凝土及耐磨材料强度的稳定增长，养护时间为7天。（5）地面的分割切缝可在耐磨地面完成后的第三天进行，分割尺寸参照一般混凝土地面分割，分缝的缝宽为5mm，切割缝采用高分子胶填塞。作业时注意保护面层不要损坏地坪边缘。

四、施工建议及施工注意事项

1.混凝土浇筑应分区按序作业，每天浇筑量最好控制在800～1200平米。2.为避免耐磨材料施工污染墙面，若作业面泌水较多时，应使用橡胶管吸去多余泌水，泌水较少时可用棉纱或海绵吸取干净。3.在耐磨材料地面的施工中，机械镘的运转速度和角度的变化应根据混凝土的凝固情况和时间做以调整。若在室外施工，为避免下雨对耐磨材料施工面的损坏及影响，在雨天应停止混凝土的浇筑，否则应采取有效的防雨措施。在低、高温季节施工时，要在施工好的地面上铺一层塑料薄膜进行养护。4.耐磨材料的施工人员，施工作业要穿平底鞋，在耐磨材料地面养护期，其面不应安排其他工序施工，或者采取有效的保护措施后才能施工。5.耐磨地面在整个施工过程和使用过程，都应尽量避免硬物、重物撞击或冲击，避免锐器划伤和硬物颗粒附着地面，并保持地面清洁。

五、结束语

耐磨混凝土地面；以它良好的抗耐磨和耐久性，已被越来越多的设计师和业主认可和接受，它和普通混凝土地面相比较，虽然有一次性投入高，施工工序较多等缺点，但从长远的经济效益看，是比较经济的，从使用效果看也是很好的。在选用地面时，一定要从使用要求、适用性、经济性、必要性等方面，多方调查、认真分析，合理选用。

参考文献：

耐磨材料篇8

关键词：混凝土；耐磨地坪；施工质量；控制要点

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

在混凝土耐磨地坪施工中，具有简单的施工工艺、较低的工程成本、较高的效益、免保修以及永久性等优点。为了充分发挥混凝土耐磨地坪存在的巨大作用，必须要对混凝土耐磨地坪的施工质量控制要点进行全面的分析，同时也要根据施工质量中存在的缺陷以及预防措施进行有效的分析，从而提高混凝土耐磨地坪的质量水平。

施工前准备要点控制

1、工作人员的准备工作。在工作人员中要包括：木工技术人员、混凝土技术人员、专业收面人员以及普通工作人员。

2、技术准备工作。首先工作人员要对施工图纸的设计要求以及规范要求进行熟练的掌握；要做到作业指导、安全以及技术的全面较低；其次要对混凝土耐磨地坪的材料性能进行全面的了解，同时也要将混凝土配合比进行科学有效的调整。

3、材料与机械设备的准备工作。

3.1 材料准备工作。首先要根据耐磨材料的标准进行有效的分析，并选择标准用量的耐磨材料，同时也要订购富余量的材料，并且要在施工一周前进场。在存放进场的材料时，要保证存放环境的干燥和密闭。其次要严格按照施工面积的实际情况进行地面养护剂的配备。最后就是在采用混凝土时，要在地面的表层进行商品混凝土，减少混凝土表层泌水的现象，同时也要降低水灰比。保证水灰比小于0.6，混凝土坍落度小于140毫米。

3.2 机械设备准备工作。要对进场的机械设备质量进行有效的控制，并对其进行定期的养护工作。确保机械设备在运用工作时，能够正常稳定工作。

施工质量控制要点中的施工工艺

1、施工方法。首先是在支钢模和抹灰饼时，要根据柱的位置去进行钢模的设置，根据房间的四面墙上的标高水平墨线进行灰饼涂抹。其次要使用水准仪进行标高。

2、地面表层混凝土浇筑。首先在对混凝土进行分段施工时，要边铺混凝土边对混凝土进行振捣。随后要采用钢制长滚筒对混凝土进行反复滚压工作，直到混凝土表面全部符合混凝土标高。其次要用木抹子对混凝土进行搓平和提浆工作，可以使混凝土表面存在少些泌水，这样有利于耐磨材料进行水分吸收。为了保证混凝土表面标高，要不断复核浇筑混凝土的表面高度，确保混凝土面层的水平。

3、耐磨材料的铺撒工作。要在混凝土初凝阶段将规定用量的耐磨材料进行铺撒。首先要在混凝土边角、阳光暴晒和风口的位置进行铺撒，其次在混凝土面层进行耐磨材料的均匀铺撒。

三、混凝土耐磨地坪施工应注意的事项

1、要确保混凝土水泥的用量以及强度达到相关的规范和要求，同时也要对掺入粉煤灰的数量进行控制。利用机械对混凝土进行振捣，要采用中细砂进行混凝土配比。严格控制混凝土中水灰比，避免混凝土中出现过多的掺水量。另外每天要浇筑小于500平方米的混凝土面积，利用钢模分仓进行支模。

2、要将混凝土边角部分进行反复的振捣，保证边角混凝土的密实度，随后用木抹子进行人工拍浆工作。要严格控制混凝土的厚度，精确灰饼的标高，对模板的整体标高进行严格的控制。

3、要保证混凝土在冬季施工时，温度要大于5℃，如果温度太低要在混凝土内部添加早强剂。

4、在铺撒耐磨材料时，要严格控制铺撒材料的时间，避免出现过早或者是过完的材料铺撒。同时混凝土耐磨地坪在终凝后，就可以进行养护工作。要使用养护剂在太阳直射的部位。当耐磨地坪损坏后，要清洗干净破损的地方并对其浸水润湿，然后再添加丁苯乳胶对破损的地方进行涂刷。在较大破损面积的地方进行修补时，要在破损的地方进行画线锯切，再凿掉破损地方的混凝土。最后要将破损的地方进行清理润湿，并对混凝土进行重新浇筑。

四、大面积混凝土耐磨地坪施工质量通病以及预防措施

1、混凝土耐磨地坪没有较高的平整度以及一致的颜色。出现这一现象的主要原因是：在支设模板时没有准确按照实际标高；没有处理好混凝土的接槎部位；基层的平整度太差；没有按照一定的顺序进行材料铺撒；在养护混凝土耐磨地面时没有均匀的覆盖塑料薄膜。

预防措施主要包括：首先要在房间的四周设置标高墨线，并且要在锚入地基的钢钎上进行抄平工作，并要严格按照标高以及施工工艺的规范要求对模板进行支设；其次要预先对混凝土接槎处进行凿毛剔平，并要保证新浇筑的混凝土与已浇筑的地面的高度进行统一；在铺撒耐磨材料时，要保证耐磨材料的平整度，对于有缺陷的地方进行随时的材料调整；最后要按照一定的顺序进行铺撒材料，同时也要采用分次洒水对混凝土耐磨地坪进行养护工作。

混凝土耐磨地坪出现裂纹的现象。主要是由于混凝土出现过大的坍落度；出现过大的混凝土分格间距或者是没有进行分格；没有配置级数较高的混凝土砂石；没有进行密实的振捣，同时也没有按照相关的要求规范对混凝土地坪进行搓毛和抹光，并且也没有进行及时的养护工作。

预防措施主要包括：要严格控制混凝土的坍落度保持在110到130毫米之间，同时也要严格按照施工要求进行分格宽度，并且选择级数较高的砂石；其次要利用磨光机对混凝土地面继续拧搓毛和抹光，并且利用铁抹子将混凝土边角部位进行压实和抹光。

对于混凝土耐磨地坪起砂或者是起皮、麻面的现象，主要是由于没有对混凝土表面进行良好的搓毛和抹光以及没有充足的养护时间。其预防措施主要有：要利用磨光机对混凝土表面进行磨平和压实，同时也要利用地坪抹光机对混凝土地面进行充分的抹光和找平，并要保证养护的时间超过7天。

总结

在大面积混凝土耐磨地坪施工过程中，为了保证施工质量的过关，必须要对施工要点进行有效的控制。首先工作人员要在工程施工之前进行有效地控制，在根本上保证混凝土耐磨施工质量的过关。其次要在工程施工过程中对施工技术进行严格的控制，确保施工质量水平的过关。并对大面积混凝土耐磨地坪进行及时的养护工作，保证施工质量的过关。

参考文献：

[1]苑得华，宏恩茶，张振叶.大面积钢纤维混凝土耐磨地坪施工技术[J].施工技术,2010,25(06):56-58.

耐磨材料篇9

关键词：金属骨料 施工 质量控制

中图分类号：TU723.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（b）-0062-01

1 耐磨地面施工工艺流程

基层素土夯实铺设150厚级配砂石压实250厚C25商品混凝土浇筑φ6@200双向钢筋网片平板振动器振捣磨光机整平刮杆及木抹子刮平和搓平撒耐磨骨料磨光机整平压光涂刷养护剂割缝嵌缝胶。

2 基层土夯实

在地面施工前，用振动压路机对整个场区地面基层进行振动碾压至少两次，碾压完成后，取样进行密实度检测，达到设计要求的压实系数为0.95以上。

3 铺设150mm厚级配砂石

根据设计要求在地面基层铺设150mm厚级配砂石，碎（卵）石铺设完成后用压路机进行碾压平整，碎（卵）石的最大粒径不超过50mm。

4 铺设钢筋网片及各类管线

根据设计要求，耐磨地面铺设？6@250的钢筋网片，网片底设置钢筋保护层。网片设置在地面混凝土距顶面50mm的位置，网片在施工缝处断开。

5 模板支设

混凝土模板可采用25#槽钢支设，浇筑混凝土前先按地面分格区域放好线，然后按线钉长30cmФ14钢筋桩用于固定槽钢模板。当支模平直实际有困难时，可将模板分别向两边外推20～30mm，混凝土浇筑后，按设缝位置弹线，沿线切割混凝土，并剔除多余的20～30mm混凝土，以切割后的混凝土为边模填仓浇筑混凝土。许多设备基础预留洞口的位置留设同尺寸的模板。在预留洞口内填塞砂子防止混凝土流入洞口。

6 设备基础及边框处施工缝留设

为了保证设备基础及外墙等区域有动荷载的设施对地面质量造成影响，在所有设备基础以及外墙的位置留设沉降缝，该缝隙用10mm的聚苯板进行填塞。

7 地面混凝土施工

（1）分仓浇筑。混凝土浇注应按规定设置一致的纵向、横向缩缝间距分区段进行，注意分仓缝连接处和设备基础边的处理。分仓浇筑的面积应根据计划预先安排好施工人力、设备和材料，建议分仓间隔浇筑。同时，分仓位置的选择应考虑完工后施工缝的切割位置。

（2）地面混凝土浇筑采用“分条跳打”的方式，相邻处的地面混凝土浇筑必须间隔开，保证前部分的混凝土有足够的时间能够完全收缩。要求地面混凝土具有良好的密实性、无泌水，无离析，入模时坍落度为140～160mm；混凝土振捣时插入点间距不应超过振动棒有效半径的1.25倍，振捣时应“快插慢拔”，应从中间向边缘振捣，振点按“梅花形”布点，混凝土振捣时间一般控制在每个点15～20s。

（3）表面若有泌水出现，可用橡皮管将水抽走或者采用长刮杠将水刮走，至少进行二遍以上，出去多余泌水。混凝土浇筑必须严格控制塌落度。

8 耐磨地面面层施工

8.1 第一次撒料

撒料工根据混凝土浇筑工作面选择运料通道，将工作面划分区域，根据用量和面积计算该区域耐磨材料的用量，将耐磨材料一次搬运到位，在撒料通道均匀放好，作好施工准备。

第一次耐磨材料撒布的时机随气候、温度、混凝土配合比等因素而变化，撒布过早会使耐磨材料沉入混凝土中而失去效果，撒布过晚混凝土已凝固，会失去粘结力，使耐磨材料无法与其结合而造成剥离。第一次撒布必须在混凝土初凝后进行，其判别方法是脚踩其上，约下沉10mm时，即可开始第一次撒布施工。

第一次撒布为规定用量的2/3，撒布时操作人员应穿平底胶鞋，撒布要均匀，手工撒布时要均匀落下，不得用力抛洒，撒播半径不得超过2m，避免面层出现色泽、耐磨性的差异。分条、分仓、分块浇筑时逐跨后退撒料。撒料时不得对墙面、柱面及其他成品产生污染。

8.2 第一次耐磨层磨光作业

耐磨材料撒布后即以木抹子抹平。耐磨材料吸收一定水分后（吸水后变色），再用磨光机碾压分散并与基层混凝土浆结合在一起，此时磨光机角度不宜过大。手工抹灰工负责对边角硬化剂压实找平，对接茬处平顺过度，对边角及设备基础位置处理得当。

8.3 第二次撒料

第一次耐磨材料磨光后，随即撒布第二遍（面层）耐磨材料，撒布量为规定用量的1/3。

第二次撒布时，先用靠尺或平直刮杆衡量水平度，并调整第一次撒布不平处，第二遍撒布方向应与第一遍垂直。第二次撒布时必须解决第一次撒布的不足之处，对平整度及色差地方进行弥补。

8.4 第二次耐磨层磨光作业

第二次耐磨材料撒布后等材料吸收水份后立即抹平、镘光，并重复磨光机作业至少两次。磨光机作业时应纵横向交错进行，均匀有序，防止材料聚集，边角处用木抹子处理。此时操作人员应脚穿防水纸质鞋或者防水纸袋，以防止面层受损。

面层材料硬化至指压稍有下陷时，此时镘光机的转速和角度应随硬度的增大而调高，磨光机应纵横交错3次以上。

面层要随磨光随用靠尺检查平整度，要求为2m见方最大偏差2mm，超过偏差时应随时调整（撒填或增加磨光次数）。

9 耐磨面层的养护

（1）磨光机作业后面层仍存在抹纹较凌乱的现象，为消除抹纹，最后采用薄钢抹子对面层进行有序、同向的人工压光，完成装饰工序。

（2）地坪与承台短柱、设备基础、墙体，挡土墙等基础部位无法采用磨光机进行磨光作业，应采用薄钢抹子进行人工压光。

（3）耐磨地面施工完后的5～6h内，应在其表面涂敷养护剂养护，以防止表面水分的急剧蒸发，确保耐磨材料强度的稳定增长，养护期不得少于7天。

耐磨材料篇10

1港口煤炭输送系统衬板介绍

港口煤炭输送系统衬板具有提升研磨介质、研磨矿石，保护磨筒体的作用。选择各种衬板主要考虑的是其对研磨介质的提升效果、介质的运行轨迹等。衬板材质有铬钼合金钢、中合金钢、高铬铸铁、锰钢、橡胶、聚氨酯等，形状有凸棱、波纹、角螺旋等。当以粉碎为主要目的时，就要求衬板对研磨体的推举能力较强，同时还应具有良好的抗冲击性能。比较几种耐磨材料，以双介质淬火工艺中合金钢性能最优、使用寿命最长，优越性在大中型球磨机中更明显，性价比最高，因此现在港口煤炭输送系统大多采用双介质淬火工艺中合金钢或铬钼合金钢衬板。这类合金耐磨钢板具有以下特点：

（1）高耐磨性。合金层的化学成分中碳含量达4%～5%，铬含量高达25%～30%，其金相组织中Cr7C3碳化物的体积分数达到50%以上，宏观硬度为56～62HRC，碳化铬的硬度为1400～1800HV。由于碳化物与磨损方向相垂直而分布，因此即使与同成分和硬度的铸造合金相比较，其耐磨性能也提高了一倍以上。例如，该合金钢的耐磨性比低碳钢高20～25倍，比高铬铸铁高1.5～2.5倍。

（2）良好的耐冲击性。复合耐磨钢板的底层为低碳钢、低合金钢、不锈钢等韧性材料，可以承受研磨介质的载荷，而耐磨层抵抗磨损介质的磨损，因此有良好的耐冲击性，可以在物料输送系统中承受高落差料斗的冲击和磨损。

（3）较好的耐热性。耐磨层推荐在≤600℃工况下使用，若在合金层中加入钒、钼等合金，就可以承受≤800℃的高温磨损。推荐使用温度如下：普通碳钢基板应在≤380℃工况下使用；低合金耐热钢板（15CrMo、12Cr1MoV等）基板应在≤540℃工况下使用；耐热不锈钢基板应在≤800℃工况下使用。

（4）较高的耐腐蚀性。耐磨复合钢板的合金层中含有高百分比的金属铬，故具有一定的防锈和耐腐蚀能力，常用于焦化厂耐磨钢板、农业机械堆焊耐磨板、港口码头衬板中。

2港口煤炭输送系统工作中对衬板的实际需求

以煤炭装卸为主的港口，煤炭输送系统中的相关设备如翻车机、皮带机、装船机以及堆料机等的消耗非常大。这些传输设备所使用的衬板材料通常为高铬铸铁，该材料通常适用于高应力磨料磨损的状况，在机械、冶金和采矿以及矿产品加工等行业应用广泛。但应考虑到的问题是，煤炭输送加工的工作状况并不是单一的，若不考虑输送设备的实际工作状况而将高铬铸铁应用到所有工况的各种设备上，将造成某处衬板磨损尤其严重，必须频繁进行更换，这在很大程度上将会提高材料和维修的费用，甚至将对设备的性能和使用寿命造成影响。港口煤炭输送系统中的磨损主要有凿削碰撞和擦伤性低应力磨损2种形式。凿削性的碰撞磨损主要在皮带机、堆料机的头部抛料漏斗以及翻车机的抛料漏斗等部位产生，擦伤性的低应力磨损主要在皮带机的导料槽、翻车机的震动给料器以及装船机的溜筒等部位产生。港口煤炭连续运输系统所运送的煤炭具有较大的体积和重量，同时在运送过程中将对衬板造成猛烈的撞击，所以为了防止衬板断裂，选择的衬板材料应具有相当高的韧性和耐磨性。高铬铸铁具有较高的硬度，然而韧性相对较差，在冲击强烈的部位使用该材料的衬板一段时间后，将导致这些部位的衬板产生碎裂现象。笔者总结了输送系统中衬板应用的多种状况，并结合工作实践对衬板结构和材质进行了改造，将原有的高铬铸铁衬板改成格子状，按照衬板原有尺寸，以厚14～20mm的16Mn为底板，并在其上钻出固定螺栓孔，而后将厚度为10mm的16Mn板用剪板机剪成50mm的格子板，按照100mm间隔将剪裁好的格子板焊接在底板上。改造后的煤炭输送系统衬板在使用一段时间后，由于格子状的设计使得细小的煤粉附着和堆积到衬板的格子内部，减缓了煤炭对衬板的冲击和磨损；同时格子还起到了筋板的作用，提高了衬板的刚度和韧性。将衬板的材料改造为16Mn钢，在很大程度上提高了衬板的韧性，同时也使改造的成本相对降低。改造完成后，港口煤炭输送系统衬板的更换时间得到延长，原本半年左右就需要更换的衬板，现在使用时间延长到了2.5～3年。

而针对存在擦伤性低应力磨损的衬板，若并不处于设备的特殊工况或者特殊设备的位置，则依旧可采用高铬铸铁材料；而若处于特殊的位置或工况，则应以实际需要为准，选择合适的输送系统衬板。比如电磁除铁器部位，为了防止衬板在使用过程中受到磁性干扰，其衬板材料应选择不锈钢。而对于更换困难或不易停止运行的部位，则应选择耐磨性较强的衬板材料，以尽量减少衬板更换的次数。比如在翻车机的振动给料器部位，其衬板更换十分不便，由此可采用陶瓷衬板，将陶瓷衬板通过专用的粘合剂粘贴在振动给料器母板上。陶瓷衬板的耐磨性能相对较高，其使用时间将近是高铬铸铁的3倍。

3硬面堆焊双金属复合耐磨板的优势

硬面堆焊双金属复合耐磨板主要应用于以下电力行业的设备中：风机叶片、燃烧器管线、堆取料机料斗、料仓衬板、磨煤机衬板、煤粉输送管、煤粉分配器隔板、卸煤设备衬板、风扇磨煤机打击衬板、输料槽和料斗内衬、破碎机部件、出灰管、空气处理系统、磨煤机出口以及落煤管道。

复合堆焊双金属耐磨板由普通基材和抗磨层2部分组成，抗磨层与基体完全是冶金结合，所以不必担心耐磨层脱落的问题。抗磨层一般占总厚度的1/3～2/3。在耐磨层复合加工过程中，抗磨层呈龟裂状态，有利于复合耐磨钢板的变形，但是其裂纹却不能延伸到基体内，否则就会影响基体的承载能力。抗磨层与基体间更不能存在裂纹，否则耐磨层会在变形等加工过程中或在使用中出现脱落，起不到抗磨作用。高铬合金耐磨堆焊复合板是一种新型的高耐磨复合材料，它采用自动金属电弧堆焊的新工艺方法，在钢板上形成过共晶高铬合金耐磨层。耐磨堆焊复合板特别适用于泥沙、矿石、粉尘、煤渣等直接磨擦的机件的表面强化。此外耐磨堆焊复合板还具有较好的耐高温性能，在700℃以下具有较高的硬度和抗氧化性，适用于各种磨料磨损的工况条件。堆焊复合板耐磨层表面平整，在堆焊过程中耐磨层通过形成细小均匀的裂缝释放应力，以保持整幅板面的平整，限制应力集中的发生，其裂缝仅局限于硬层内，使用过程中也不会向韧性很好的钢板中扩展。

4煤炭输送系统衬板结构的改造

4.1衬板布置不合理造成的问题

当前，港口煤炭连续输送系统皮带机的堆料转接塔衬板布置一般考虑的是母体筋板对衬板孔造成的影响，衬板的加入是为了保护母体，然而这样的布局形式往往难以完全发挥出衬板的作用。虽然国内外对衬板材料的研究较多，但大多集中于解决耐磨材料使用寿命方面，而在很大程度上忽略了衬板对设备母体保护作用的研究。以港口煤炭连续输送系统中皮带机的衬板使用状况为例，由于衬板布置不合理，在衬板与衬板之间形成了5～10mm的缝隙，虽然某些时候加工精度大于10mm，但衬板缝隙沿着货物的流动线路顺序布置，构成了贯穿整个转接塔的纵向沟槽，致使煤炭在运输过程中沿着这条纵向的沟槽与母体直接接触，将母体摩擦成了纵向开口的形式，从而导致物料泄漏严重。在对母体维修时，只能从母体的外侧进行修补焊接，然而修整好的母板又将沿着缝隙被磨穿，严重的部位甚至会打上3层补丁，最后只能更换新的母板，这对系统的生产造成了严重的影响，从而在很大程度上造成了经济损失。

4.2衬板结构设置

针对上述衬板布置中预留缝隙造成的损失，可采用以下2种方式进行修补：（1）改变衬板高度。原有煤炭输送系统的衬板高度一般超过400mm，现可将衬板高度降低一半，大约为200mm。同时在衬板的布置过程中采用交错布置的方式，将衬板纵向之间的间隙沟槽大约控制在200mm范围内，这样就使物料在输送过程中很大程度上不与母体直接接触，也就减少了物料对母体的摩擦。（2）新增一层保护层。也就是在衬板与母体之间，通过增加废旧聚酯带为长度减小的沟槽母体增加一层保护，以减少大块物料对于母体的冲击。在更换衬板过程中，应同时更换磨损的胶带，这样就有效保护了转接塔母体。

4.3衬板设计结构改造的作用

衬板的布置合理使输送系统中的母板得到了有效的保护，改造完成后具有明显的效果，即使在装卸力度较大的煤炭系统中，也并未磨损转接塔母板。衬板改造完成后的作用主要体现在以下3个方面：（1）有效地保护了母体。新的衬板结构对转接塔的母体建立了完善的保护措施，有效延长了衬板的使用寿命，减少了衬板故障发生的次数，从而降低了衬板更换和维修的成本，为生产的持续奠定了良好的基础。（2）保证了转接塔母板的完整性。改造完成后的转接塔母板解决了物料泄漏问题，保证了持续的生产和输送，同时也降低了对物料运输体系的维修频率以及物料清扫工作的强度。（3）便于维修。在煤炭输送系统衬板改造后，衬板的大小和厚度都在一定程度上得到了缩减，由此维修更换就更为容易；且即使衬板脱落，也不会造成划扯胶带事故，从而提高了系统运行的安全性。