刮板输送机中锰钢中部槽的自强化抗磨机理及应用.pdf

第4 l 卷第9 期煤炭学报 V e l ．4 1N o ．9 2 0 1 6 年9 月J O U R N A LO FC H I N AC O A LS O C I E T Y S e p ． 2 0 1 6 葛世荣，王军祥，王庆良，等．刮板输送机中锰钢中部槽的自强化抗磨机理及应用[ J ] ．煤炭学报，2 0 1 6 ，4 1 9 2 3 7 3 2 3 7 9 ．d o i 1 0 ． 1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j c e s ．2 0 1 6 ．0 0 9 5 G eS h i r o n g ，W a n gJ u n x i a n g ，W a n gQ i n g l i a n g ，e ta 1 ．S e l f - s t r e n g t h e n i n gw e a rr e s i s t a n tm e c h a n i s ma n da p p l i c a t i o no fm e d i u mm a n g a n e s es t e e l a p p l i e df o rt h ec h u t eo fs c r a p e rc o n v e y o r [ J ] ．J o u m a lo fC h i n aC o a lS o c i e t y ，2 0 1 6 ，4 1 9 2 3 7 3 2 3 7 9 ．d o i 1 0 ．1 3 2 2 5 ／j ．c n k i ．j C C S ．2 0 1 6 ． 0 0 9 S 刮板输送机中锰钢中部槽的自强化抗磨机理及应用 葛世荣1 ，王军祥2 ，王庆良1 ，陈 辉1 1 ．中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 ；2 ．天津威尔朗科技有限公司，天津3 0 0 3 8 5 摘要针对煤矿刮板输送机中部槽的耐磨难题，研究了热轧中锰耐磨钢和马氏体耐磨钢的冲击磨 损性能，分析了中锰钢的自强化耐磨机理，介绍了中锰耐磨钢在煤矿刮板输送机中部槽的应用实 例。试验结果表明，热轧中锰钢比传统马氏体耐磨钢表现出更好的抗冲击磨料磨损性能，磨损表面 硬化层厚度约10 0 0 斗m ，最高显微硬度达5 3 1 H V ，对应的洛氏硬度达5 2 H R C ，表现出优良的耐磨强 化效果。研究发现，中锰耐磨钢的耐磨强化机理随冲击功的不同而变化，由较低冲击功的马氏体相 变、位错和层错复合强化机制，演变为较高冲击功时的马氏体相变、位错和形变孪晶复合强化机制。 实际应用表明，热轧改性中锰耐磨钢的抗磨损性能优于H a r d o x 4 5 0 耐磨钢，可显著降低中部槽磨 损，大幅度延长刮板输送机可靠运行寿命。 关键词刮板输送机；热轧中锰钢；冲击磨损；强化机理 中图分类号i T D 4 2 1文献标志码A文章编号0 2 5 3 - 9 9 9 3 2 0 1 6 0 9 - 2 3 7 3 - 0 7 S e l f - s t r e n g t h e n i n gw e a rr e s i s t a n tm e c h a n i s ma n da p p l i c a t i o no fm e d i u m m a n g a n e s es t e e la p p l i e df o rt h ec h u t eo fs c r a p e rc o n v e y o r G ES h i ．r o n 9 1 ，W A N GJ u n ．x i a n 9 2 ，W A N GQ i n g ．1 i a n 9 1 ，C H E NH u i l 1 ．S c h o o lo f M a t e r i a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，C h i n aU n i v e r s i t yo f M i n i n ga n dT e c h n o l o g y ，X u z h o u2 2 1 1 1 6 ，C h i n a ；2 ．T ／a n j i nW i l l 幻n gS c i e n c ea n dT e c h - n o l o g yC o ．，L i d ．，T i a n j i n3 0 0 3 8 5 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oo v e r c o m et h ew e a l “ 一r e s i s t a n tp r o b l e mw i t ht h ec h u t eo fs c r a p e rc o n v e y o r ，t h ei m p a c tw e a rp r o p e r t i e so fh o tr o l l i n gm e d i u mm a n g a n e s es t e e la n dm a r t e n s i t es t e e lw e r ei n v e s t i g a t e di nt h i ss t u d y ．I na d d i t i o n ，t h es e l f - s t r e n g t h e n i n gw e n ／ m e c h a n i s m sw e r ea n a l y z e da n dt h ea p p l i c a t i o no fm e d i u mm a n g a n e s ew e a r r e s i s t a n ts t e e lw a si n t r o - d u c e di nt h ec h u t eo fs c r a p e rc o n v e y o ri nc o a lm i n e s ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h em e d i u mm a n g a n e s es t e e lr e v e a l sab e t t e rw e a rr e s i s t a n c et oi m p a c tw e a rp r o p e r t i e sc o m p a r e dw i t ht h em a r t e n s i t es t e e l ．A p p r o x i m a t e l y1 0 0 0 仙mh a r d e n e d l a y e ri nt h i c k n e s si sf o r m e di nw o ms u b s u r f a c e ．T h eh i g h e s tv i c k e r sh a r d n e s si sa b o u t5 31H V ．A n dt h eh i g h e s tr o c k - w e l lh a r d n e s si sa b o u t5 2 H R C ，s h o w i n ga ne x c e l l e n tw e a rr e s i s t a n c es t r e n g t h e ne f f e c t ．W e a rr e s i s t a n t s t r e n g t h e n i n g m e c h a n i s mv a r i e sw i t ht h ei m p a c te n e r g y ．T h es t r e n g t h e n i n gm e c h a n i s m sa tal o w e ri m p a c te n e r g ya r ec o n t r o l l e db yt h e m a r t e n s i t i ct r a n s f o r m a t i o n ，d i s l o c a t i o na n ds t a c k i n gf a u l tc o m p o s i t er e i n f o r c e m e n t ．B u ta tah i g hi m p a c te n e r g y ，t h e m a r t e n s i t i ct r a n s f o r m a t i o n ，d i s l o c a t i o na n dd e f o r m a t i o nt w i n sc o m p o s i t es t r e n g t h e n i n ga r et h em a i nm e c h a n i s m s ．T h e a p p l i c a t i o no fs c r a p e rc o n v e y o rs h o w st h a tt h ew e a rr e s i s t a n c eo fn e wt y p eh o tr o l l i n gm e d i u mm a n g a n e s es t e e li sb e t t e r t h a nt h a to fH a r d o x 4 5 0m a r t e n s i t es t e e l ．w h i c hc a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h ew e a ro ft h ec h u t ea n di m p r o v et h es e r v i c el i f e 收稿日期2 0 1 6 0 1 1 9修回日期2 0 1 6 - 0 5 - 2 3责任编辑许书阁 基金项目国家重点基础研究发展计E t J 9 7 3 资助项目 2 0 1 4 C B 0 4 6 3 0 3 ；国家自然科学基金资助项目 5 1 2 7 5 5 1 4 作者简介葛世荣 1 9 6 3 一 ，男，浙江天台人，教授，博士生导师。E - m a i l G e s r c u m t ．e d u ．c n 。通讯作者王庆良 1 9 6 6 一 ，男，江苏徐州人， 教授。E - m a i l w q l 8 8 9 c u m t ．e d u ．c n 2 3 7 4 煤炭学报2 0 1 6 年第4 1 卷 o fs c r a p e rc o n v e y o r ． K e yw o r d s s c r a p e rc o n v e y o r ；h o tr o l l i n gm e d i u mm a n g a n e s es t e e l ；i m p a c tw e a r ；s t r e n g t h e n i n gm e c h a n i s m 刮板输送机是现代化综采工艺中的核心设备，其 中部槽的耐磨寿命将直接影响矿井的综采能力。由 于井下工作环境的复杂性和恶劣性，作为承载部分和 采煤机运行轨道的中部槽将承受煤、刮板和链条等的 复杂磨损，其磨损失效已成为刮板输送机运行故障的 主要原因之一．I 。3J 。据近年中国煤炭工业协会统计 数据，我国每年因磨损失效的中部槽达5 0 ～6 0 万节， 耗资1 8 0 多亿人民币，加上维修费用及停产检修所造 成的损失，每年给国家造成了巨大的经济损失。因此 研发高耐磨的中部槽材料，对于安全、绿色和高效煤 矿的产业调整等具有重大的社会意义和经济效 益‘4 5 。。 中锰钢是在传统高锰钢的基础上发展起来的耐 磨材料，克服了高锰钢加工硬化敏感性差的缺点，吸 收了外硬内韧、抗冲击磨损等方面的优点∞1 j 。在中 低冲击载荷条件下，加工硬化率和耐磨损性能可提高 6 0 ％一1 2 0 ％和5 0 ％一1 4 0 ％，属于加工硬化敏感性 好的钢种‘8 qJ 。虽然国内外学者对中锰耐磨钢的合 金化、热处理工艺、加工硬化及摩擦磨损性能等进行 了研究，但对其抗磨强化的认识还不全面，特别是工 况耐磨强化机理及演化机制等尚需系统地探讨分 析‘1 0 - 1 6 ] 。本文所用刮板输送机中部槽用热轧中锰 钢，是借助微合金化设计、可控热处理和复合稀土变 质处理等工艺而获得的改性耐磨钢板，实现了中低冲 击载荷作用下形变诱发马氏体相变等的自强化作 用[ 1 7 叫8 】。特别是当表面的一层硬化材料被磨掉之 后，新裸露的表面同样会得到自强化，同时磨损层的 内层依然为奥氏体，实现了表面高硬度和基体高韧性 的自然结合。具有强化系数高、疲劳裂纹扩展速率低 和优良的抗冲击磨损性能及抗冲击韧性，是目前市场 上常见中低合金奥氏体、马氏体和贝氏体型耐磨钢所 不具备的9 I 。本文着重探讨了该耐磨钢的冲击磨损 性能及耐磨强化演化机制，并分析了在刮板输送机中 部槽的应用实例。 1 试验材料及方法 1 ．1 试验材料 试验材料为热轧中锰耐磨钢板，化学成分见表 1 。对比分析钢为H a r d o x 4 5 0 型马氏体耐磨热轧钢 板。中锰耐磨钢加入C r ，M o 等元素，以弥补M n 的降 低带来的机械性能不足；添加M o 元素细化晶粒，并 抑制合金碳化物沿晶界的网状分布和晶内的针状析 出；添加V 元素形成硬质合金碳化物强化相。热处理 工艺为水韧固溶处理，获得过饱和单相奥氏体组织，金 相组织图片如图1 a 所示。可以看到，中锰耐磨钢奥 氏体晶内部和晶界上存在少量颗粒状的黑色碳化物， 呈离散分布，这对提高材料的耐磨损性能是有利的。 图1 b 对比耐磨钢组织为典型马氏体组织。 表1 中锰钢的化学成分 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fB T Ws t e e l％ 材料CM nS iC rVM oSP 中锰钢0 ．9 8 ．00 ．62 ．00 ．1 50 ．30 ．0 20 ．0 2 图1中锰钢和对比马氏体钢的金相组织照片 F i g ．1M e t a l l o g r a p h i cp h o t o so fm e d i u mm a n g a n e s e a n dm a r t e n s i t es t e e l s 1 ．2 冲击磨损试验 冲击磨损试验在M L D 一1 0 型动载磨料磨损试验 机上进行，冲锤的质量1 0k g ，如图2 所示。上试样为 试验样品，下试样为配副G C r l 5 钢环，外径5 0m m ，硬 度H R C 6 2 。试验时下试样以2 0 0r ／m i n 的速度旋转， 上试样以2 0 0 次／m i n 的频率冲击下试样，磨料以 4 0k g ／h 的流量流入冲击磨损表面。试验磨料为8 一 1 2 目的标准石英砂，莫氏硬度7 ．0 。 羁9 期 矧”j 7 i 【⋯- 眨输{ 。蜊川嘲钢中部槽的自强化抗磨机理及应用 2 3 7 5 ㈠二⋯1 1 i I 川．％H 憾州I ㈡Ⅲ⋯l F i g ．2P r i n c i p l ed i a g r a m so fM L D 一1 0i m p a c ta b r a s i v ew e a r 1 ．3 分析方法 利用扫描电镜 S E M ，H i t a c h ，S - 3 0 0 0 N 观察分析 冲击磨损表面的形貌特征。x 射线衍射仪 X R D ， B r u k e r ，D 8A d v a n c e 检测分析冲击磨损表面的马氏 体转变量，检测及计算标准执行国标G B 8 3 6 2 - 8 7 的 规定。测试条件为c u 靶K o t 辐射，管电压4 0k V ，电 流3 0m A ，选用步进式扫描模式，测量范围 2 0 4 5 。～ 9 0 0 ，扫描速度0 ．5o ／m i n 。透射电镜 T E M ，F E I ，T e c n a iG 22 0 测定并分析冲击磨损层的结构和衍射花 样，加速电压为2 0 0k V ，采用M T P 一1 减薄仪减薄样 品。显微硬度计 上海研润光机，H V S - 1 0 0 0 测定冲 击磨损硬化层硬度分布特征，由于磨损表面异常粗 糙，显微硬度测试从距离表面5 0 恤m 深度处测量，每 隔5 0 ～1 0 0 斗m 进行测量，每一处测定6 个点，结果取 平均硬度值。 2 试验结果及分析 2 ．1 磨损质量损失 图3 给出了冲击磨损失重和体积磨损率的测试 和计算结果。可以看出，中锰耐磨钢的磨损失重和体 积磨损率均低于马氏体对比钢，平均降低3 3 ％，表现 出较好的抗冲击磨损性能。冲击磨损运动属于复杂 摩擦运动，包括了冲击、滚动和磨料磨损形式。由于 中锰钢的组织为单相亚稳奥氏体，在低中冲击载荷作 用下，即可发生奥氏体向马氏体的转变。试验所选冲 击载荷1 ．0 4 ．OJ ，属于中低冲击载荷，结果证明热 轧中锰钢表现出了较好的耐磨强化效果。另一方面， 硬质石英砂颗粒在冲击作用下对磨损表面碾压，一定 程度上也提高了中锰钢磨损表面的加工硬化效果。 良好的加工硬化使得磨损表面的硬度迅速提高，并形 成了一定厚度的硬化层，磨损层断面硬度测试结果如 图4 所示。可以看到，5 0 m 亚表层处的最高显微硬 度达到了5 3 1 H V ，对应的洛氏硬度达5 2 ．5 H R C ，明显 高于马氏体系列钢的表面硬度。根据中锰钢基体的 硬度范围数据，加工硬化层深度接近30 0 0 斗m 。因 此在磨损过程中，一旦表面的一层硬化材料被磨掉， 新露出的表面同样会得到自硬化，有效减轻了硬质磨 料颗粒对磨损面的凿削破坏，导致磨损量和磨损率的 降低． 圆，I 氏 l縻I縻麈羹 囫【 锰耐磨日区图马氏体耐磨铡 I毳羹毳縻嘉 2 ．54 冲。Ir 功／J b 体积磨拐 ；棼 旨磨损失重和体秘密损串 b S Sa l l 1v o l u m e t r k - w e a rr a l - s ek l n dn 1 H 1 ．I P n s ；I P ‘l e e l s 图4中锰钢磨损硬化亚表层的硬度分布曲线 F i g ．4 H a r d n e s sd i s t r i b u t i o nc u r v e so fh a r d e n i n gl a y e ro f m e d i u mm a n g a n e s es t e e l 2 ．2 磨损亚表层组织 图5 给出了不同冲击功下 冲击频率60 0 0 次 磨损亚表层组织随深度变化的金相组织照片。在磨 损亚表层1 0 0 斗m 处的奥氏体晶粒中出现大量平行 交错的带状组织，这是冲击载荷使摩擦表面产生塑性 变形的结果。T E M 分析认为带状组织主要为形变孪 晶0 | ，或是晶界平直贯穿晶粒或是在晶粒内部产生， 并呈非均匀分布。图6 给出了带状组织的T E M 电子 衍射图及分析结果 2 ．5J ，也证明了带状组织主要 厂_7_7_叫N叫叫_7_7 煤炭 学报2 0 1 6 钉i 第4 1 卷 为形变孪晶。由于中锰钢具有较低的层错能，受冲击 载荷作用产生塑性变形时，变形机制以孪生为主，且 多系孪晶同时生成。与静态变形条件下产生的孪晶 不同，由于上下试样冲击接触时间很短，多系孪晶倾 向于在单个孪晶内生成。较低冲击功时，瞬时冲击表 面所产生的一部分能量被亚表层的弹性变形所吸收， 形变孪晶产生较少。随冲击功的增大，塑性变形量增 加，在更多的晶粒内出现了形变孪晶，形变孪晶密度 增大。由于奥氏体晶粒的取向不同，形变孪晶在有利 于孪晶生成的取向晶粒内集中生成和长大，同时也使 不利于孪晶形成的取向晶粒发生转动，从而产生密度 较小的孪晶，形成交错的孪晶带。 图5不同冲击功磨损亚表层1 0 0l a ．m 处金相组织 F i g ．5 M i c r o s t r u c t u r eo fw e a rs u b s u r f a c ea t1 0 0L L m i nd i f f e r e n ti m p a c te n e r g “ e s 图7 为4 ．0J 冲击功不同深度层的金相组织照 片。可以观察到8 0 0 斗m 处的形变孪晶相比1 0 0 斗m 处已明显减少，基本已看不到破碎的晶粒组 ㈥6 带{ 火Ⅲ纵0m 、I | Un 汀驸‘，忻 2 ．5 ．1 F i g ．6A n a l y s i so fT E Me l e c t r o nd i f f r a c t i o np a t t e r no ft h e b a n d e ds t r u c t u r e 2 ．5J 织。l6 0 0 m 处的形变孪晶已基本看不 到，30 0 0 斗m 处的金相组织与基体金相组织一样，表 现为单一奥氏体并有少量碳化物。可见随冲击功的 升高，中锰耐磨钢的加工硬化效应随之增强，抗冲击 耐磨性能得以提高，与冲击磨损试验结果相一致。 2 ．3 磨损层X R D 分析 图8 为不同冲击功时，冲击磨损表层的x 射线 衍射图谱。中锰耐磨钢为单一奥氏体组织，不存在马 氏体组织。冲击磨损试验后，磨损层均出现了￡一马 氏体组织，对应于马氏体M 2 1 1 和M 2 0 0 晶面的 两条典型衍射峰，原始奥氏体组织衍射峰对应于 A 2 0 0 ，A 2 2 0 和A 3 1 1 。表明不同冲击功条件 下，中锰耐磨钢的部分奥氏体发生了马氏体相变。由 于奥氏体和马氏体的体积不同，马氏体体积相对较 大，马氏体转变阻碍了滑移面滑移，形成形变诱发马 氏体相变强化，使中锰钢的硬度和耐磨性提高。 表2 给出了马氏体的转变量的计算结果，依 据G B 8 3 6 2 - 8 7 Y B ／T 5 3 3 8 - 2 0 0 6 标准进行计算。可 以看出，冲击磨损60 0 0 次后，不同冲击载荷的奥氏 体 A 和马氏体 M 累积强度比均在最佳比值范 围，说明x 射线衍射结果较为准确。计算得出1 ．0 ， 2 ．5 和4 ．0J 冲击磨损后马氏体的转变量分别为 3 2 ．1 1 ％，3 3 ．2 4 ％和3 6 ．8 9 ％，即随冲击功的增大，马 氏体转变量有所提高，材料耐磨性得到一定程度的提 高。但马氏体转变量的增幅不大，说明马氏体转变量 有限。由此可知，形变诱发马氏体相变强化只是中锰 耐磨钢强化原因之一。 2 ．4 磨损层T E M 分析 图9 给出了1 ．0J 冲击功磨损表面的T E M 照片。 由图9 a 可以看出，冲击磨损表面存在大量的位错 缠结区，局部区域位错形成胞状组织。当形变达到一 定程度后，在局部的高密度区域里形成了层错结构， 此时出现的层错条带细而窄，层错条宽2 0 ～6 0n m 。 第9 期 图7冲击磨损 4 ．0J 亚表层不同深处金相组织 F i g ．7 M i r o s h l l e t U l ’eo fw e a rs t l b S [ 1 r f a c ei nd i f f e r e n td e p t ha t4 ．0Ji m p a c te n e r g i e s 图8 中锰耐磨钢磨损面x 射线衍射图 F i g ．8X - r a yd i f f r a c t i o np a t t e r no fw e a rs u r f a c eo fm e d i u m m a n g a n e s es t e e l 表2中锰耐磨钢的马氏体转变量 T a b l e2C o n t e n to fm a r t e n s i t et r a n s f o r m a t i o no f m e d i u mm a n g a n e s es t e e l 由图9 b 可看到，较少的孪晶与层错相互交叉现象， 这是局部切应力足够时，塑性变形以孪晶的形式进行 而形成。当磨损表面受到冲击载荷的作用产生形变 后，层错首先在高密度位错区域形成，层错的产生使 塑性变形变得困难。一方面，层错的产生可看作一个 新的界面，层错和溶质原子之间存在作用力，当它们 产生相互作用时，层错能降低，溶质原子向层错产生 的方向移动，形成铃木气团口1 I 。另一方面，层错与两 个平行的肖克莱不全位错合成一个扩展位错，扩展位 错更难滑移，对材料的加工硬化十分有利。可见较低 冲击功的冲击磨损层以大面积的位错和层错亚结构 为主。图1 0 为4 ．0J 冲击磨损表面的T E M 照片。随 冲击功的增大，冲击表面出现了位错运动形成的高密 度位错胞，并将原始奥氏体晶粒分割，其中一部分的 图9 中锰钢1 ．0J 冲击磨损面T E M 照片 F i g ．9 T E Mp h o t o so fw e a rs u r f a c ea t1 ．0Ji m p a c te n e r g y 位错墙形成闭环并演变为位错岛亚晶结构，如图 1 0 a 所示。图1 0 b 可观察到形变孪晶条纹，宽度 约1 2 0n m 。形变孪晶是产生塑性变形的主要方式之 一，需要在较大应力作用下才能发生，且能提高加工 硬化能力。 由图9 和图1 0 的分析表明，随冲击功的增加，变 形量随之增大，位错由缠绕的胞状结构演变为位错 岛，变形则演变为形变孪晶为主。形变孪晶与堆垛层 错之间关系密切，可认为孪晶是由多层堆垛层错构成 最低厚度的层错带。随冲击载荷的增大和持续进行， 磨损表面的变形量增大，孪晶对晶粒切割作用趋于明 显。对于面心立方的奥氏体结构而言，出现孪晶是不 容易的，但是如果每个晶面都有一个a ／6 [ 1 1 2 ] 不全 位错在{ 1 1 l } 面组中，并且这些不全位错依次移动a ／ 6 ，那么原子的堆垛层错次序变为A B C A C B A C B ，这样 的顺序破坏了之前的点阵规律，使滑移面两侧原子堆 煤炭 学报 2 0 1 6 年第4 1 卷 图1 0 中锰钢4 ．0J 冲击磨损面T E M 照片 F i g ．1 0 T E Mp h o t o so fw e a l “ s u r f a c ea t4 ．0Ji m p a c te n e r g y 垛晶面出现对称，因此形成面心立方孪晶旧2 。2 3J 。孪 晶的形成与母相有一定的取相关系，通常是产生一组 平行的孪晶，孪晶之间因阻碍很难接触，而孪晶界面 的形成导致位错运动需克服界面阻碍，需要更大的应 力才能使形变进一步发生，可见形变孪晶强化也是耐 磨强化能力提高的原因之一。 3 中锰耐磨钢应用实例 酸刺沟煤矿是伊泰集团主力生产矿井之一，设计 年生产能力12 0 0 万t ，煤层原煤含矸率约2 5 ％，工作 面倾向起伏大，放煤过程中原煤对刮板输送机有较大 冲击，加剧了综放三机的磨损。2 0 1 2 年综放工作面 三机的中、底板采用H a r d o x 4 5 0 材料，累计过 煤10 2 0 ．7 4 万t ，转载机报废。前后部刮板输送机和 转载机的磨损测试结果见表3 。 表3 实测H a r d o x 4 5 0 钢的磨损量 T a b l e3M e a s u r e dw e a rr a t eo fH a r d o x 4 5 0s t e e l 2 0 1 4 年综放三机的中、底板采用新型中锰耐磨 钢板，自2 0 1 4 - 1 1 2 0 1 5 - 0 5 共出煤6 7 9 万t ，前后部 刮板输送机和转载机的磨损测试结果见表4 。中锰 耐磨钢使用寿命比H a r d o x 4 5 0 提高1 ．7 1 ．8 倍。按 实际测定的磨损量估算，中锰耐磨钢的过煤量可 达22 5 0 万t ，按2 0 1 5 年采购价21 0 0 万形套 不含 动力部 ，万吨煤投人为0 ．9 3 万元。考虑到不同年份 材差，按酸刺沟煤矿年产15 0 0 万t 原煤计算，每年可 节约投入约8 2 0 万元。 表4 实测中锰耐磨钢的磨损量 T a b l e4M e a s u r e dw e a rr a t eo fm e d i u mm a n g a n e s es t e e l 4 结论 1 中锰耐磨钢的抗冲击磨损性能优于马氏体 耐磨钢，良好的加工硬化效应有效提高了中锰钢磨损 表面硬度，磨损亚表层5 0 斗m 处的显微硬度达5 3 1 H V ，洛氏硬度达5 2 ．5 H R C ，明显高于马氏体耐磨钢 的表面硬度。 2 中锰耐磨钢冲击磨损层存在形变诱发马氏 体相变，是中锰耐磨钢强化主要原因之一。随冲击功 的增大，马氏体转变量有所提高，但马氏体转变量的 增幅不大，马氏体转变量有限。 3 中锰耐磨钢的耐磨强化机理随冲击功不同 而变化，较低冲击功时表现为马氏体相变、位错和层 错复合强化，较高冲击功时演变为马氏体相变、位错 和形变孪晶复合强化机制。 4 刮板输送机中部槽的实际应用情况表明，中 锰耐磨钢板的抗磨损性能优于H a r d o x 4 5 0 耐磨钢，以 此替代现有刮板输送机中部槽耐磨板，可有效提升刮 板输送机的使用寿命，节约使用成本，提高生产效率。 参考文献 [ 1 ] 吴兆宏，朱华，王勇华，等．刮板输送机磨损失效及对策煤[ J ] ． 矿山机械，2 0 0 5 ，3 3 7 5 8 5 9 ． W uZ h a o h o n g ，Z h uH u a ，W a n gY o n g h u a ，e ta 1 ．M i n i n gs c r a p e rc o n v e y o r ’sw e a rf a i l u r ea n dc o u n t e r m e a s u r e [ J ] ．M i n i n ga n dP r o c e s s i n g E q u i p m e n t ，2 0 0 5 ，3 3 7 5 8 5 9 ． [ 2 ]贾会会．刮板输送机中部槽的研究现状及发展趋势[ J ] ．矿山机 械，2 0 1 0 ，3 8 5 5 1 3 5 1 6 ． J i aH u i h u i ．R e s e a r c hs t a t u sa n dd e v e l o p m e n tt r e n do ft h em i d - d i et r o u g hi nt h es c r a p e rc o n v e y o r [ J ] ．M i n i n ga n dP r o c e s s i n g E q u i p m e n t ，2 0 1 0 ，3 8 5 5 1 3 5 1 6 ． 第9 期 葛世荣等刮板输送机中锰钢中部槽的自强化抗磨机理及应用 2 3 7 9 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] W a n gJ i n h u a ．D e v e l o p m e n ta n dp r o s p e c to nf u l l ym e c h a n i z e dm i n i n g i nC h i n e s ec o a lm i n e s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fC o a lS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，2 0 1 4 ，1 3 2 5 3 2 6 0 ． 姜翎燕．工作面刮板输送机技术现状与发展趋势[ J ] ．煤炭科学 技术，2 0 0 7 ，3 5 8 1 0 2 - 1 0 6 ． J i a n gL i n g y a n ．T e c h n o l o g ys t a t u sa n dd e v e l o p m e n tt e n d e n c yo fs c r a p - e rc o n v e y o ri nm i n i n gf a c e [ J ] ．C o a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 7 ， 3 5 8 1 0 2 1 0 6 ． W a n gJ i n h u a ，Y uB i n ，K a n gH o n g p u ，e ta 1 ．K e yt e c h n o l o g i e sa n d e q u i p m e n tf o raf u l l ym e c h a n i z e dt o p - c o a lc a v i n go p e r a t i o nw i t ha l a r g em i n i n gh e i g h ta tu l t r a t h i c kc o a ls e a m s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r - n a lo fC o a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 1 5 ，2 2 9 7 1 6 1 ． L e eYK ．H a nJ ．C u r r e n t o p i n i o ni n m e d i u mm a n g a n e s es t e e l [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y U n i t e dK i n g d o m ，2 015 ． 3 1 7 8 4 3 8 5 6 ． G a r c i ad eA n d r e sC ，C a p d e v i l aC ，S a nM a r t i nD ，e la 1 ．E f f e c to ft i t a ． n i u mo nt h ea l l o t r i o m o r p h i ef e r r i t et r a n s f o r m a t i o nk i n e t i c si nm e d i ． u mc a r b o n m a n g a n e s es t e e l s [ J ] ．M a t e r i a l sS c i e n c e ＆E n g i n e e r i n g A ，2 0 0 2 ，3 2 8 1 2 1 5 6 1 6 0 ． H u t c h i n s o nB ，R i d l e yN ．O nd i s l o c a t i o na c c u m u l a t i o na n dw o r kh a r d ． e n i n gi nh a d f i e ds t e e l [ J ] ．S c r i p t aM a t e r i a l i a ，2 0 0 6 ，5 5 2 9 9 3 0 2 ． D u m a yA ，C h a t e a uJP ，A l l a i nS ，e ta 1 ．B o u a z i z ，i n f l u e n c eo fa d d i t i o n e l e m e n t so nt h es t a c k i n g f a u l te n e r g ya n dm e c h a n i c