耐磨合金钢

耐磨材料

耐磨合金钢是一类用于磨损工况的特殊性能钢，其主要特征是在磨损条件下具有较高的强度、硬度韧性和耐磨性。严格地说，耐磨锰钢也属于耐磨合金钢，考虑到国内外耐磨材料行业常将耐磨锰钢单列为一类·

背景介绍

20世纪80年代以来，随着我国经济和科技的高速发展，我国耐磨合金钢的研究、开发、制造和应用获得了很大的发展。研制的耐磨合金钢种和通过专家鉴写的牌号众多，其中不乏是专利牌号。通过国际交流与合作，国外耐磨合金钢牌号成分、组织、性能与应用，特别是将近20年来我国自行研制的经过工业性对比试验的耐磨合金钢钢种尽可能收集在内。耐磨合金钢以化学成分元素含量的多少分为三类：第一类耐磨低合金钢，合金元素总质量分数不超过5%；第二类耐磨中合金钢，合金元素总质量分数为5%-10%；第三类，耐磨高合金钢，合金元素总质量分数超过10%。

基本简介

一．耐磨合金钢，耐磨合金钢定义及分类

耐磨合金钢应用于有一定冲击载荷的磨料磨损工矿条件，它是指为满足特定的性能要求而有目的的加入其它元素的钢材。如为提高强硬度、韧性淬透性及各项综合性能指标而加入的元素称为合金元素。淬火的有铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、铜（Cu）、硅（Si）、锰（Mn）、钒（V）、钛（Ti）、稀土（Re）、钨（W）、硼（B）甚至有些有害元素在特定环境条件下为满足特别需求，亦可称为合金元素，如硫（S）、磷（P）等，耐磨合金钢大致分为奥氏体锰钢、中铬钢、低合金钢和石墨钢五大类，分别适用不同工矿条件。

二．耐磨低合金钢定义，主要品种、性能及应用

在耐磨合金钢中，合金元素总量（Fe、C及有害元素和隐存元素）不得高于5%即称为低合金钢（5-10%为中合金钢，10-15%为高锰钢），低合金钢的力学性能特别是硬度和韧性可以在很大的范围内调整，可根据不同的使用条件，将强度、冲击韧度和耐磨性能综合考虑和匹配。只要不因脆性而引起断裂，其耐磨性随硬度的提高而增强。

通常低合金耐磨钢以高强韧性、高硬韧性著称。其强度和硬度高于耐磨锰钢而在非大冲击磨损工况可替代锰钢；其塑、韧性高于耐磨铸铁，而在一定冲击载荷的磨损工况，使用寿命高于耐磨铸铁。

耐磨刚加入合金元素的主要目的在于提高淬透性、强度、韧度和耐磨性。最常用的添加元素是Mo、Cr、Mn、Ni、和Si等。

耐磨低合金钢的铸造、焊接性能与其它低合金钢相似，碳量高时焊接性能较差。低合金耐磨钢，可按热处理和含碳量分类。

1.水淬热处理合金马氏体耐磨钢

W（C）=0.2%-0.35%的多元低合金钢，经水淬和回火处理，硬度高，耐磨性好，具有较好的强韧性配合，使用中不易变形和断裂，广泛应用于挖掘机、装载机及拖拉机的斗齿、履带板，中小型颚板、板锤、锤头，球磨机衬板等。　2.油淬、空淬热处理低合金马氏体耐磨钢

W（C）＞0.35%的多元低合金钢，依不同的合金含量经油淬（或空淬）热处理并回火处理后，可得到强韧性较好、硬度高、耐磨性好的马氏体钢，用于球磨机衬板，中小型颚板、锤头、板锤等。但这类钢的韧度低于前述W（C）=0.20%-0.35%水淬热处理的低合金马氏体钢，因此其应用时必须考虑工况的冲击载荷。

几种油淬或空淬的高强度马氏体铸钢的化学成本、硬度与特性见表4（略），力学性能见表5（略），国外典型的油淬高强度铬钼马氏体耐磨钢的化学成本见表6（略）。

3.正火热处理低合金珠光体耐磨钢

W（C）=0.55%-0.9%的高碳铬锰钼钢，经正火和回火热处理可得到珠光体基体。铬锰珠光体耐磨钢具有好的韧度和抗冲击疲劳性能，高的加工硬化能力；并因只含有较少的不昂贵的合金元素且不需经过复杂的热处理而具有较低的生产成本。

高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢用于一定冲击载荷的磨料磨损工况，如E型磨煤机的空心魔球及球磨机衬板。较典型的牌号是ZG85Cr2MnMo, ≥800MPa, ≥500MPa, ≥1%。有代表性的高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢的化学成分与力学性能见表7（略）。

铬钼珠光体耐磨钢衬板与高锰钢、铬钼马氏体耐磨钢衬板在φ2.7m钼矿球磨机中耐磨性对比试验见表8（略）和表9（略）。从中可见铬钼珠光体耐磨钢衬板的使用寿命高于高锰钢，低于555-601HBW的铬钼马氏体耐磨钢衬板；即使珠光体钢衬板硬度较低但使用寿命高于480℃回火的马氏体耐磨钢衬板。

4.耐磨碳钢