耐磨合金

耐磨合金原图链接图片来源优酷网

耐磨合金 是为提高机械设备耐磨性而开发出的合金和某些典型摩擦副最常用的合金。应用广泛，包括各类工具钢、轴承钢以及凿岩、破碎机械用的高锰钢和各类耐磨铸铁。

中文名:耐磨合金

外文名:Wear-resistant alloy

特 性:强度高、硬度大、耐磨

举 例:耐磨合金球

属 性:耐磨材料

评价标准:力学性能，机械性能

目录

本概念

定义

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。

稀土耐磨合金化学成分表

主要品种

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）不得小于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。

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。几种水淬性的高强度马氏体铸钢的牌号、化学成分与力学性能见表1.和表2。国外几种水淬马氏体耐磨铸钢的化学成分见表3（如图2所示）。

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，力学性能，国外典型的油淬高强度铬钼马氏体耐磨钢的化学成本与前者相差无几。

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。有代表性的是高碳铬锰钼珠光体耐磨铸钢。

从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。

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耐磨碳钢

碳钢的耐磨性主要是借表面硬化而获得的。W（C）>0.35%的碳钢，通常采用表面感应淬火或火焰淬火；低碳钢则可用渗碳、渗氮或碳氮共渗等工艺提高耐磨性。随着硬度的提高，其耐磨性也相应增强。

在耐磨碳钢中，W（C）=0.4%-0.70%的碳钢占有重要地位，美国的铸钢火车轮就是用W（C）=0.4%-0.70%的碳钢制造的。

铸造石墨钢

铸造石墨钢是超高碳共析钢，经过适当的热处理后，一部分碳以石墨的形式析出，因而具有铸钢和铸铁的综合性能。由于存在游离石墨，这种钢是一种耐磨擦磨损的结构材料。现石墨钢多用于制造冶金轧辊，如初轧或粗轧作业的轧辊，因为少量的石墨可以提高轧辊的抗热裂性能和抗氧化铁皮粘附性能。

主要分类与比较

分类

合金耐磨材料不同厂家成分不同，主要有以下合金耐磨材料：

1、镍铬合金耐磨材料；

2、碳化铬合金耐磨材料；

3、高锰合金耐磨材料；

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4、碳化钨合金耐磨材料；

5、镍钨合金耐磨材料。

合金耐磨性比较

1、钨钢的颗粒越小，硬度越高，就越耐磨。

2、主要是看使用条件了，最耐磨的硬质合金材料可能脆性更大，所以也不一定能用。

3、硬质合金根据硬度韧性又分为多个型号、如yg8、yg15等、型号不对对使用寿命很大影响、你们家用的可能是高速钢（峰钢）里边含一点钨成分但不是钨钢。

4、硬质合金是用粉末冶金工艺以碳化钨为主体与钴或其它粘结金属一起烧结而成的，其钨含量一般在80%以上。

5、钨钢是硬质合金的一种。钨钢是用炼钢工艺在钢水中加入钨铁作钨的原料熔炼而成的，又叫高速钢或工具钢，其钨含量一般在15-25%。

合金钢的应用

合金钢已有一百多年的历史了。工业上较多地使用合金钢材大约是在19世纪后半期。当时由于钢的生产量和使用量不断增大，机械制造业需要解决钢的加工切削问题，1868年英国人马希特(R.F.Mushet)发明了成分为2.5%Mn-7%W的自硬钢，将切削速度提高到5米/分。随着商业和运输的发展,1870年在美国用铬钢(1.5～2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度为 158.5米的大桥；由于加工构件时发生困难,稍后,一些工业国家改用镍钢(3.5%Ni)建造大跨度的桥梁。与此同时,一些国家还将镍钢用于修造军舰。随着工程技术的发展，要求加快机械的转动速度，1901年在西欧出现了高碳铬滚动轴承钢。1910年又发展出了18W-4Cr-1V型的高速工具钢，进一步把切削速度提高到30米/分。可见合金钢的问世和发展，是适应了社会生产力发展的要求，特别是和机械制造、交通运输和军事工业的需要分不开的。

20世纪20年代以后，由于电弧炉炼钢法被推广使用，为合金钢的大量生产创造了有利条件。化学工业和动力工业的发展，又促进了合金钢品种的扩大，于是不锈钢和耐热钢在这段期间问世了。1920年德国人毛雷尔 (E.Maurer) 发明了18-8型不锈耐酸钢，1929年在美国出现了Fe-Cr-Al电阻丝，到1939年德国在动力工业开始使用奥氏体耐热钢。第二次世界大战以后至60年代，主要是发展高强度钢和超高强度钢的时代，由于航空工业和火箭技术发展的需要，出现了许多高强度钢和超高强度钢新钢种，如沉淀硬化型高强度不锈钢和各种低合金高强度钢等是其代表性的钢种。60年代以后，许多冶金新技术，特别是炉外精炼技术被普遍采用，合金钢开始向高纯度、高精度和超低碳的方向发展，又出现了马氏体时效钢、超纯铁素体不锈钢等新钢种。国际上使用的有上千个合金钢钢号，数万个规格，合金钢的产量约占钢总产量的10%，是国民经济建设和国防建设大量使用的重要金属材料。

合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。 合金钢的分类 一般分类 合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢（含量10%）；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。

在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。