1高硬度耐磨钢板的种类
金属材料仍然是耐磨零件的基本材料，通过对各种合金进行加工合成和热处 理可以改变金属内部的显微结构，形成不同的相组成，满足耐磨性能的使用要求。 高硬度耐磨钢板种类繁多，大体上可分为高锰耐磨钢板，中、低合金耐磨钢板，铬钼硅锰钢 等。一些通用的合金钢如马氏体不锈钢、轴承钢、合金工具钢及合金结构钢等也可 在特定的条件下作为耐磨材料使用。由于这些材料性能优良，在耐磨钢板的使用中 占有一定的比例。
图（1）高锰钢耐磨钢板，锰含量达到13
1. 1 高锰耐磨钢板
高锰耐磨钢板含C 0. 9%〜1. 3%，含Mn 11%〜14%，是一类传统的耐磨钢板，经水韧处理后可获得单一的奥氏体组织，具有优良的韧性，抗冲击后形成马氏体，又 具有很高的耐磨性。常用耐磨高锰钢的化学成分及力学性能见表8-1。
表1常用Mn13耐磨钢板的化学成分及力学性能
| 化学成分(质量分数)/% | 力学性能 | ||||||||||
| 牌号 | C | Mn | Si | S | P | 抗拉强 度/MPa | 屈服强 度/MPa |
伸长率 /% |
断面收 缩率/% |
冲击 功/J |
硬度 HB |
| ZGMnl3-l | 1. 1 ~1.5 | 0.3 ~ | ≤0. 09 | ||||||||
| ZGMnl3-2 | 1.0-1.4 | 11 ~14 | 1.0 | ≤0.05 | 343 ~ | 294 ~ | 0.5-5 | 0~2 | 9. 8~ | 200- | |
| ZGMnl3-3 | 0.9 ~ 1.3 | 0. 3 ~ | ≤0.08 | 392 | 490 | 29.4 | 300 | ||||
| ZGMnl34 | 0.9 ~ 1.2 | 0.8 | ≤0.07 | ||||||||
Si能提高耐磨高锰钢中固溶体的硬度和强度，对提高钢的冷作硬化能力的作用较强，因而可提高钢的耐磨性。但高锰钢中Si含量较高时，容易出现晶界碳化物，影响使用寿命。
耐磨高锰钢中尽量降低P含量。因为P在高锰钢中的溶解度很低，当钢中P 含量较高时，将沿晶界析出易溶的共晶磷化物，使力学性能和耐磨性降低，零件开 裂倾向显著增大。磷化物的出现与钢中C含量有关，C含量越高、P含量应越低。 降低P含量，可提高高锰钢的塑性、韧性和耐磨性。
根据不同用途和要求，还发展了一些其他耐磨高锰钢品种，如低磷、低硫以及向钢中加入Cr、V等元素，以提高高锰钢的耐磨性。这些髙锰钢的化学成分和力学性能见表8-2。
表2特殊耐磨高锰钢的化学成分和力学性能
| 化学成分(质量分数)/% | 力学性能 | |||||||||
| 序号 | C | Mn | Si | S | P | Cr | V | 抗拉强度 /MPa |
伸长率 /% |
硬度 HB |
| 1 | 0.9 ~ 1.2 | ,11-14 | ≤0.8 | ≤0.04 | ≤0.07 | — | 一 | ≥735 | ≥35 | ≥170 |
| 2 | 0.9-1. 3 | ≤0.8 | ≤0.04 | ≤0.05 | 1.5 -2. 5 | ≥ | ≤735 | ≥35 | 170 - 223 | |
| 3 | 1.0-1.4 | 10-13 | ≤0.8 | ≤0.04 | ≤0.07 | 2. 0-3.0 | 0.4 ~0.7 | ≥735 | ≥20 | ≥212 |
| 4 | 1.9-1.4 | ≤0.05 | ≤0• 12 | — | — | 833 -990 | 40 〜60 | 185 ~220 | ||
1.2 中、低合金耐磨钢板
中、低合金耐磨钢板中通常含Si、Mn、Cr、Mo、V、W、RE等元素，有低碳低合金 钢、中碳钢和中碳低合金钢、高碳低合金钢。其中低碳低合金钢主要有 14MnM〇VB、20Mn、20CrM〇等，用于要求有一定焊接性的耐磨构件，如矿用载重车 厢、输煤槽、洗煤设备、齿轮等。
Mn含量较高的优质碳钢，如35Mn、40Mn、45Mn等，可用于制造齿轮、轴类以 及拖拉机、推土机的驱动轮、导向轮与履带板等。锰钢、硅锰钢和铬锰硅钢也常用 于耐磨场合，如40Mn2、42SiMn可用于制造轴类零件、铲车铲刀、矿用取料机斗口
板等。
对于耐磨性要求高的零件，可采用高碳低合金钢，如50Mn2B、CrWMri等，用于 制造柴油机的柱塞泵喷油嘴、凿岩机的活塞。铬锰硅钼、铬锰钼系低、中合金耐磨 钢常用于制造球磨机衬板。
图（2）低碳低合金耐磨钢微观组织 ×500
常用中、低合金耐磨钢板的化学成分及应用见表3。
表3中、低合金耐磨钢板的化学成分及应用
| 牌号 | 化学成分(质量分数)/% | 应用范围 | ||||||
| C | Mn | Si |
S (不大于) |
P (不大于) |
Cr | 其他 | ||
| ZG40SiMn | 0.35 ~ 0.45 | 1.2 ~ 2.0 |
0.7 ~ 1. 1 |
0.03 | 0. 03 | — | — | 直径小于2. 4m的球磨机 衬板 |
|
ZG30CrMnSi MoTi |
0.28 〜 0.35 |
1.2~, 1.7 |
0. 8~ 1.2 | 0.05 | 0.05 | 1.0 ~ 1.5 |
Mo 0. 25 Ti 0. 06 ~0. 12 |
直径小于3.2 m的湿式 球磨机衬板，水泥磨机衬板 |
|
ZG30Cr2Mn SiMoTi |
0. 28 ~ 0.35 |
1.2~ 1.7 |
1.2〜 1.6 |
0.05 | 0.05 |
1.8~ 2.2 |
Mo 0. 25 Ti 0. 06 ~0. 12 |
直径大于3.2 m的湿式 球磨机衬板，水泥磨机衬板 |
|
ZG40CrMnSi MoRE |
0. 35 ~ 0. 45 | 0• 8 ~ 1.6 | 0.8 ~ 1.2 | 0.05 | 0.04 | 0. 8 ~ 1.5 |
Mo 0. 3 〜0. 5 RE 0. 03 ~0. 08 |
电厂磨煤球磨机衬板 |
|
ZG42CrMn2 SiMo |
0. 38 ~ 0. 45 | 1.5 ~ 1.8 |
0.9~ 1.5 |
0.04 | 0.04 |
0.9~ 1.4 |
Mo适量 | 直径小于3.2m的湿式球磨 机衬板，矿石硬度中等以下 |
|
ZG60CrMn MoCuRE |
0.55 ~ 0.65 | 0. 8 ~ 1.2 | — | 0.04 | 0.04 |
1.0~ 1.5 |
Mo 0• 3 〜0• 5 RE 0.04-0. 08 | 电厂磨煤球磨机衬板 |
|
ZG85Ci6Mn SiMoCu |
0.7〜 1.05 |
1.0~ 1.3 |
0. 8~ 1.2 | 0. 05 | 0. 05 |
5.0~ 7.5 |
Mo < 0. 5 Cu<1.0 | 直径大于3.5 m的水泥 磨机筒体衬板 |
| 50Mn2B | 0.45 ~ 0.6 |
2.2~ 2.8 |
1.0 | 0.07 | 0.04 | — | B 0. 0005 | 轧制成直径小于60 him 的磨球，比碳素钢球耐磨性 提高2倍 |
| 45Mn2 | 0.45 | — | 2.0 | — | — | — | — | 制作直径60 ~ 100 mm的 水泥磨机用磨球 |
| CrWMn | 0.9~ 1. 1 | 0•8 ~ 1. 1 | 0. 1 ~ 0.3 | 0. 03 | 0.03 | 0.9 ~ 1.2 | W 1.2-1.6 | |
| 40Cr | 0. 38 ~ 0. 43 |
0.4~ 0.9 |
0. 15 ~ 0.5 | 0.04 | 0.04 | ~ 0.7~0.9 | —— | 制作直径5 ~ 8 mm磨球 |
高碳高合金钢主要用于耐磨性要求很高的零件，例如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 钢，用于制造切削工具、重负荷柴油机喷油嘴的油针等。
通过向高碳髙合金钢中添加提高淬透性的合金元素，能够得到马氏体组织，获 得较髙的硬度。如Si-Mn-Cr-Mo-Ni马氏体耐磨铸钢，化学成分（质量分数）为:C 0.4% 〜0.6%，Mn 1.3% 〜1.5%，Si 0.7% 〜1.0%，Cr 0.7% ~ 0.9%，Mo 0.25% ~0. 75%，Ni 1. 5%。这种钢具有很强的淬透性，厚度为125 mm的铸件，空冷时能 够得到马氏体，可用于厚大抗磨件。其硬度远超过珠光体耐磨钢板，且具有一定的韧 性，能适应冲击磨损的使用条件。
铬钼钒锰钢、高碳铬钼钒锰钢在用于制造水泥磨机粗磨仓衬板时表现出 较高的耐磨性。在较高温度（例如200〜500℃)的磨料磨损条件下工作的工 件或由于摩擦热使表面经受较高温度的工件，可采用铬钼钒、铬钼钒镍或铬钼钒钨等合金耐磨钢板，这类钢淬火后，经中温或高温回火时，有二次硬化效应。 美国很多大中型球磨机的衬板都用铬钼硅锰或铬钼钢制造，而大多数磨球都 用高碳的铬钼钢制造。
1.4 耐磨合金
工业生产中采用的耐磨合金从化学成分上大致可分为铁基合金、镍基合金和 钴基合金三类。耐磨合金制造的工件，除承受磨料磨损、金属与金属接触导致的粘 着磨损及其他类型的磨损外，还要经受介质腐蚀和髙温氧化作用。这些腐蚀产物 和氧化物在接触工件而产生相对运动的过程中脱离基体金属，对工件也形成磨料 磨损。耐磨合金的合金元素含量一般较高，尤其是钴基合金和镍基合金。因此，生 产中为了节约合金资源和提高经济效益，常在普通结构件上堆焊或喷涂一层耐磨 合金或者用其他表面硬化工艺加上合金层。
耐磨合金一般用于在空气或低润滑液体中工作的耐磨工件，如石油化工设备、喷气机、内燃机、叶片、活塞等。表8-4列出几种耐磨合金的化学成分。
表4几种耐磨合金的化学成分
| 合金类型 | 合金系 | 化学成分（质量分数)/% | 耐磨层硬 | ||||||||
| C | Mn | Si | Cr | Ni | Mo | W | 其他 | 余量 | 度HRC | ||
| 铁基合金 | W9B | 1.5 ~ 3.5 | 8 ~10 | ≤1. 0 | ≥50 | ||||||
| Ci4Mo4 | 2.5 ~ | — | — | 3 ~5 | — | 3.5-5 | 一 | — | Fe | ≥55 | |
| Ci5Wll |
4.5 ≤3.0 |
— | — | 4~6 | — | — | 8.5 ~ 14 | — | ≥60 | ||
| W45MnSi4 |
1.5 ~ 3.0 1.5〜 4.0 |
≤2.0 | ≤4.0 | 40-50 | ≥60 | ||||||
| W60 | ≤3.0 | ≤4.0 | ≤3.0 | ≤3.0 | ≤7.0 | 50-70 | Fe | ≥60 | |||
| 钴基合金 | Co 基Cr30W5 | 0.7 ~ 1.4 | ≤2.0 | ≤2.0 | 25 ~32 | — | 3 ~6 |
Fe ≤5.0 |
≥40 | ||
| Co 基Cr30W8 |
1.0~ 1.7 |
≤2.0 | ≤2.0 | 25 ~32 | — | 7 ~10 |
Fe ≤5.0 |
Co | ≥44 | ||
| Co基Cr30W12 | 1.75 ~ 3.0 | ≤2.0 | ≤2.0 | 25 ~32 | — | 11 ~19 |
Fe ≤5.0 |
≥53 | |||
| Co 基Cr30W9 |
0.2~ 0.5 |
≤2.0 | ≤2.0 | 25 ~32 | — | ≤9.5 |
Fe ≤5.0 |
20-38 | |||
| 镍基合金 | Ni-Cr-B-Si | 0.3 ~ 0.7 | — | 2.5 ~ 4.5 | 8 ~12 | 余 | — | — | B1.8 ~ 2.6 | Fe≤4 | 40-50 |
| Ni-Cr-B-Si |
0.6~ 1.0 |
— | 3.5 ~ 5.5 | 14 ~ 8 | 余 | — | — |
B3.0- 4.5 |
Fe≤5 | ≥55 | |
| Ni-Cr-B-Si | ≤0. 15 | — | 2.5 ~ 4.5 | 8 ~12 | 余 | — | — | B1. 3 ~ 1.7 | Fe≤8 | 20-30 | |
| Ni-Cr-Mo-W | <0. 1 | — | — | 17 | 余 | Mol7 | W4.5 | Fe5 | — | 175 -215HB | |
| Ni-Cu | <0.2 |
1.2~ 1.8 |
— | — | 余 | — | Cu27 ~ 29 | Fe2 ~3 | — | 125 〜150HB | |
1.5耐磨复合钢板
图（3）耐磨复合钢板表面外观，虽然有焊道，但还是很平整的
耐磨复合钢板是最近几年新兴的一种复合耐磨钢板，其是在普通钢板如Q235或特不锈钢钢板上堆焊一层高硬度耐磨层，其硬度可以达到HRC60以上，其主要合成为碳化铬硬质相，其不但具有高硬度同也也具有易安装性和较高的抗冲击性能。
北京耐默公司生产的合金成分为：C4.0，Cr25-40，Mn1.5，Cu0.5，Ni0.5，Si1.0，等，也可以根据要求加入其他合金如：钨等
