耐磨钢的耐磨原理
耐磨材料的磨损机理研究
耐磨材料的磨损机理研究耐磨材料是一类能在磨损条件下保持较高耐磨性能的材料，它们广泛应用于工业生产中的磨损环境中。
然而，耐磨材料仍然存在一定程度的磨损。
因此，研究耐磨材料的磨损机理对于改进其性能和延长使用寿命具有重要意义。
一、磨损机理的基本概念磨损是指材料表面在摩擦或其他机械作用下逐渐失去物质的过程。
磨损机理是指导致磨损过程发生的各种因素和机制。
磨损主要分为三种类型：磨削磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
磨削磨损是由于颗粒在材料表面与其它材料之间的相对运动中引起的磨损。
疲劳磨损是由于材料的重复应力加载引起的破裂和磨损。
腐蚀磨损是由于材料与介质之间的化学或电化学反应引起的磨损。
二、磨损机理的研究方法磨损机理的研究通常采用实验方法和理论模型相结合的方式进行。
实验方法主要包括摩擦磨损试验和磨损机理分析。
摩擦磨损试验可以模拟实际工作条件下材料的磨损过程，通过测量磨损量和观察磨损形貌等参数来评估材料的耐磨性能。
磨损机理分析则通过对磨损表面的观察、扫描电镜分析等手段来揭示磨损的机理和过程。
理论模型则是通过建立材料磨损的数学模型，从而定量地描述磨损过程和磨损机理。
三、磨损机理的影响因素耐磨材料的磨损机理受到多种因素的影响。
首先是材料的力学性能，包括硬度、强度和韧性等。
硬度是表征材料耐磨性能的重要指标，硬度较高的材料通常具有较好的耐磨性能。
其次是摩擦条件，包括摩擦力、摩擦速度和工作温度等。
摩擦力和摩擦速度的增加都会导致材料的磨损加剧。
此外，介质以及杂质的存在也会对耐磨材料的磨损机理产生一定的影响。
四、耐磨材料的改进策略为了改进耐磨材料的耐磨性能，可以采取多种策略。
一方面，可以通过优化材料的组织结构和成分，例如通过合金化、热处理或表面改性等方式来增加材料的硬度、强度和韧性等力学性能。
另一方面，可以通过涂层或复合材料等方式增加材料的摩擦和磨损性能，例如通过在材料表面涂覆一层硬度较高的薄膜来提高耐磨材料的耐磨性能。
此外，加工工艺的改进也有助于提高耐磨材料的性能，例如通过冷加工、表面处理等方式来优化材料的结构和性能。
耐磨钢化学成分.
金属材料与热处理课程
耐磨钢化学成分
主讲教师：王仙萌 西安航空职业技术学院
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
耐磨钢化学成分
耐磨钢的概念：
指在冲击载荷和摩擦条件下产生冲击硬化而具有高 耐磨性的高锰钢。
金属材料与热处理
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典型钢种：
高锰钢: ZGMn13型，主要有ZGMn13-1、ZGMn13-2 等牌号。
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小结
耐磨钢化学成分
金属材料与热处理
化学成分：
(1) 高碳 保证钢的耐磨性和强度。碳过高时韧性下降。 碳质量分数不超过1.4%。
(2) 高锰 锰扩大奥氏体区，保证完全获得奥氏体组织。 锰质量分数为11%～14%。
(3) 硅 改善钢水的流动性，固溶强化。含量太高，易 导致晶界出现碳化物。质量分数为0.3%～0.8%。
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耐磨金属材料
耐磨金属材料耐磨金属材料是一种具有耐磨性能的金属材料，其主要作用是在摩擦、磨损和冲击等条件下保持其形状和表面质量。
这些材料通常用于制造机械零件、工具和设备，以延长其使用寿命并提高工作效率。
在工业生产中，耐磨金属材料扮演着重要的角色，因此对其性能和应用进行深入了解具有重要意义。
耐磨金属材料的种类繁多，常见的有合金钢、不锈钢、铸铁、硬质合金等。
这些材料具有不同的化学成分和物理性能，适用于不同的工作环境和使用要求。
例如，合金钢由于其硬度高、耐磨性好，常用于制造工程机械的齿轮、轴承等零部件；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于化工设备和海洋工程中；硬质合金由于其高硬度和耐磨性，常用于切削工具和研磨材料等领域。
除了材料本身的性能外，耐磨金属材料的耐磨性能还与其表面处理工艺密切相关。
常见的表面处理工艺包括热处理、表面喷涂、表面合金化等。
这些工艺能够在材料表面形成坚固的耐磨层，提高材料的耐磨性能和使用寿命。
例如，热处理能够提高材料的硬度和强度，表面喷涂能够形成坚固的陶瓷涂层，表面合金化能够在材料表面形成耐磨合金层。
在实际应用中，选择合适的耐磨金属材料对于提高设备的使用寿命和降低维护成本至关重要。
首先，需要根据工作条件和使用要求选择合适的材料类型和牌号；其次，需要考虑材料的加工性能和成本因素；最后，需要结合表面处理工艺提高材料的耐磨性能。
只有综合考虑这些因素，才能选择到最适合的耐磨金属材料，从而提高设备的使用效率和经济效益。
总之，耐磨金属材料在工业生产中具有重要的应用价值，其性能和应用需要得到深入的研究和了解。
选择合适的耐磨金属材料并结合有效的表面处理工艺，能够有效延长设备的使用寿命，提高工作效率，降低维护成本，为工业生产带来更大的经济效益。
因此，对耐磨金属材料的研究和应用具有重要的意义，值得进一步深入探讨和研究。
耐磨合金钢_耐磨低合金钢定义分类及性能特点
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。
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。
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。
耐磨合金钢
• 国内外耐磨合金钢生产企业竞争激烈，产品同质化严重 • 企业需要通过技术创新、品牌建设等手段提高市场竞争力
耐磨合金钢的发展前景与建议
发展前景
• 耐磨合金钢在矿山机械、工程机械、能源工业等领域的应用前景广阔 • 高性能、低成本、环保型耐磨合金钢将成为未来发展的重点
建议
• 加强耐磨合金钢的基础研究和应用研究，提高产品性能和质量 • 优化耐磨合金钢的制备工艺，降低生产成本，提高生产效率 • 加强耐磨合金钢的品牌建设和市场推广，提高市场竞争力
03 耐磨合金钢的应用领域与典型产品
耐磨合金钢在矿山机械中的应用
破碎机：用于矿石、岩石等物料的破碎 筛分机：用于物料的分级和筛选 输送机：用于物料的输送
耐磨合金钢在工程机械中的应用
挖掘机：用于土壤、岩石等物料的挖掘 装载机：用于物料的装载和运输 推土机：用于土方、矿石等物料的推铲
耐磨合金钢在能源工业中的应用
铸造工艺
• 连铸：能提高生产效率和产品合格率 • 砂型铸造：适用于形状复杂的耐磨合金钢铸件 • 消失模铸造：能提高铸件表面质量和精度
耐磨合金钢的热处理与强化方法
热处理工艺
• 正火：提高合金钢的强度和韧性 • 回火：降低合金钢的内应力，提高韧性 • 调质：提高合金钢的硬度和耐磨性
强化方法
• 碳化物强化：通过增加碳化物含量，提高耐磨性 • 贝氏体强化：通过形成贝氏体组织，提高强度和耐磨性 • 马氏体强化：通过形成马氏体组织，提高强度和硬度
化学成分
• 碳含量：0.30%~1.50% • 锰含量：0.50%~1.50% • 硅含量：0.50%~2.00% • 铬含量：0.50%~3.00% • 镍含量：0.50%~3.00% • 钼含量：0.10%~0.50%
钢丝绒耐磨的原理
钢丝绒耐磨的原理
钢丝绒是一种由钢丝编织而成的织物，具有耐磨的特点。
其耐磨的原理主要有以下几个方面：
1. 钢丝的硬度：钢丝具有较高的硬度，可以抵抗物体的摩擦和划伤，从而增加织物的耐磨性能。
2. 钢丝的韧性：钢丝绒的钢丝具有一定的韧性，可以在受到摩擦力或拉力时发生一定程度的变形，从而降低了表面的磨损。
3. 钢丝的互锁性：钢丝绒的钢丝之间通过编织而相互锁定，形成一种坚固的结构，使织物更加耐磨。
4. 钢丝的耐腐蚀性：钢丝具有较好的耐腐蚀性，能够有效地抵抗潮湿、氧化和酸碱等对织物的腐蚀作用，延长了织物的使用寿命。
总的来说，钢丝绒的耐磨性主要来自于钢丝的硬度、韧性、互锁性和耐腐蚀性的综合作用，使其能够承受较强的摩擦和划伤，从而增加了织物的耐用性和使用寿命。
BTW耐磨钢使用手册
MIG/ 1.2 160-18 21-26 180-220 21-26
MAG
0
24-28
16-18
1）
<150
MIG/
180-20
16-20
30
1.2
MAG
0
24-28 200-240 24-28 22-28
<150
1）
45 MIG/ 1.2 180-22 24-28 200-240 24-28 24-30 16-20 <150
600
磨 磨 磨磨磨磨磨
500
维维磨 磨 ， HV
400
300
200
100 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
磨 磨 磨磨 磨磨 ，µm
图 1 BTW 磨损试样表层硬度分布
4. 耐磨性能 磨损试验标准：执行 GB/T12444-2006 体积磨损率计算方法：
如表 4 所示，BTW 冲击磨损性能较 HARDOX400、HARDOX500 提高约 80%左右。
表 4 不同材料冲击磨损性能对比（数据来源：中国矿业大学）
样品编号
材料
磨损失重(mg)
体积磨损率 (10-6mm3/Nm)
1
BTW
125.97
5.65
2
Mn13
213.27
9.57
3
Hardox400
BTW 耐磨钢焊接过程中应注意根部打底焊道焊接质量，保证根部熔合。根部
焊道背面应采用砂轮清根，确保无缺陷后进行后续焊接。 ¾ 推荐焊接参数
BTW 耐磨钢焊接操作应在规定的低热输入范围内进行。建议采用多层多道焊
复合耐磨钢板的特性
复合耐磨钢板的特性复合耐磨钢板双金属复合耐磨钢板已广泛应用于重工业领域,为我国工业设备、工件的磨损失效提供了重要的耐磨保护措施，极大地提高了设备、工件的使用寿命，为企业提高生产效率、降低生产成本做出了重要贡献。
双金复合耐磨钢板是采用明弧自保护全自动堆焊工艺，在普通钢板或不锈钢板表面堆焊复合一层具有高硬度、高耐磨性的高合金耐磨层，该耐磨钢板具有双金属性能，即工作层的高耐磨性和基体层的高塑韧性，为工业应用提供了便利的机械连接和焊条连接条件，可以实现卷筒、焊接、等离子切割、机械连接等加工。
1、优秀的耐磨性合金耐磨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HRC56～62，碳化铬的硬度为HV1400～1800。
由于碳化物成于磨损方向相垂直分布，即使与同成分和硬度的铸造合金相比较，耐磨性能提高一倍以上。
与几种典型的材料耐磨性对比如下：（1）与低碳钢；20～25：1（2）与铸态高铬铸铁；1.5～2.5：12、良好的耐冲击性：耐磨复合钢板的基板为低碳钢或低合金。
不锈钢等韧性材料，体现双金属的优越性，耐磨层抵抗磨损介质的磨损，基板承受介质的载荷，因此有良好的耐冲击性。
可以承受物料输送系统中承受高落差料斗等冲击和磨损。
3、较好的耐热性：合金耐磨层推荐使用在≤600℃工况下使用，若在合金耐磨层中加入钒，钼等合金，可以承受≤800℃的高温磨损。
推荐使用温度如下：普通碳钢基板推荐不高于380℃工况使用；低合金耐热钢板（15CrMo，12Cr1MOV等）基板推荐不高于540℃工况使用；耐热不锈钢基板推荐在不高于800℃工况使用。
4、好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，故具有一定防锈和耐腐蚀能力。
用于落煤筒和漏斗等场合可以做到防止粘煤。
5、品种规格齐全耐磨钢板规格全，品种多，已成商品系列化。
耐磨合金层的厚度在3～20mm。
复合钢板的厚度最薄为6mm，厚度不限。
金属热处理考试题
金属材料与热处理试题及答案11、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶和密排立方晶格。
2、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度硬度塑性疲劳强度_。
衡量金属材料在交变载和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性_。
3、常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。
4、工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐热钢。
5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为变形吕合金和铸造铝合金两大类。
6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为沸腾刚、镇静钢、连铸坯和半镇静钢。
7、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。
淬透层通常以工件表面到半马氏体层的深度来表示。
8、冷塑性变形的内应力，按作用范围，可分为宏观（第一类）内应力、晶间（第二类）内应力晶格畸变（第三类）内应力。
9、铸铁中碳以石墨形式析出的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有冷却速度和化学成分。
10、根据共析钢的“C”曲线，过冷奥氏体在A1温度以下等温转变的组织产物可分为三大类，即珠光体型组织、贝氏体型组织和马氏体型组织等。
二、选择题（30分，每题2分）1、拉伸试验时．试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的（B）。
A 屈服点B 抗拉强度C 弹性极限D 刚度2、金属的（D ）越好，其锻造性能就越好。
A 硬度B 塑性C 弹性D 强度3、根据金属铝的密度，它属于（C）。
A 贵金属B 重金属C 轻金属D 稀有金属4、位错是一种（A）。
A 线缺陷B 点缺陷C 面缺陷D 不确定5、晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称（B）。
A 晶粒B 晶格C 晶界D 晶相6、实际生产中，金属冷却时（C）。
A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系7、零件渗碳后，一般需经过（A）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
耐磨材料中各化学成分的耐磨作用
耐磨材料中各化学成分的耐磨作用？2010-04-27 17:26:59锰:是形成奥氏体的元素，对碳化物的形成也起作用，过高的锰将使组织中出现奥氏体，奥氏体组织不适宜作磨球，因为奥氏体磨球不论在干磨和湿磨中，都会造成大量破碎和剥落，但由于脱氧和去硫都用锰,因此锰的含量在耐磨球中不可以过高。
碳: 高锰钢铸件耐磨性不是含碳量越高越耐磨，而是有一个极限值，当含碳量>1.4％后铸态析出碳化物很多，水韧处理时碳化物不能完全溶到奥氏体中去，间隙固溶的碳化物也达到了饱和，这样不仅对耐磨性没有好处，而且降低材料的强度和韧性，服役时容易断裂。
硅：含硅量高，降低碳在奥氏体中的溶解度，碳化物在晶界上析出增多且肥大，水韧处理后，在晶界上留下较大的显微疏松，但为了完全消除，钢中的含硅量，控制在0.4—0.6％最佳，含硅量>0.8％对高锰钢各项性能无明显影响。
锰：高锰钢由于含锰量高，钢的铸态组织为奥氏钵及碳化物，经1000℃左右加热水淬处理(通常称水韧处理)后。
绝大部分碳化物固溶于奥氏体中，钢的组织为单相奥氏体或奥氏体加少量碳化物。
硫：由于钢中含锰量高，能生成大量的MnS从渣中排出。
又由于是在碱性渣中熔炼，硫可顺利降低到0.03％以下。
这样低的硫量对钢的强度、韧性和耐磨性均无明显影响。
磷：磷单独溶解在钢中很少，常以Fe2p，Fe3P的形式存在于晶界上使钢的强度、韧性和耐磨性大为降低，碳含量高加剧了P以共晶形式析出在晶界上。
为了保证性能，应遵循以下关系：C%=11.27-2.761×P%。
生产中要控制磷含量≤0．08％：重要、复杂、厚壁件≤0．07％。
铬:铬是碳化物形成元素。
铬除与碳结合成碳化物外，其余部分溶于基体内，从而提高基体的电极电位，对抗腐蚀是有利的。
若其含量较小时，可能会出现M3C型碳化物，使硬度和韧性都降低。
若其含量较大时，结晶时碳化物数量显著增多，使韧性明显下降，同时由于基体中含碳量降低，导致基体的硬度降低，从而耐磨性下降。
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耐磨钢的耐磨原理
耐磨钢是一种具有良好耐磨性能的材料，主要用于制造耐磨零件，在机械设备、采矿、冶金、建筑等工业领域得到广泛应用。
它的耐磨原理可以从微观和宏观两个层面进行解释。
从微观层面来看，耐磨钢的耐磨原理主要是通过材料的组织结构和硬度来实现的。
耐磨钢通常由高硬度的主相和高抗磨剥蚀的增强相组成。
主相一般是富含碳和铬的钢铁基体，具有较高的硬度和耐磨性。
增强相则是通过合适的合金元素添加或化学处理形成的，如碳化物和硼化物等。
这些增强相具有非常高的硬度和抗磨剥蚀性能，能够有效减缓磨粒在材料表面的切割、破碎和磨削，从而提高耐磨性能。
在耐磨钢的制造过程中，常采用合金熔炼、精炼、浇铸、热处理和热加工等工艺，以调整材料中的组织结构和化学成分，提高其耐磨性能。
热处理过程中，通过合理的加热和冷却控制，使材料中的碳化物和硼化物等增强相得以均匀分布，形成致密的组织和高硬度的物相，从而提高耐磨性能。
此外，还可以对材料表面进行表面改性处理，如沉积硬质合金、表面淬火、喷焊等，以增加表面硬度和抗磨剥蚀性能。
从宏观层面来看，耐磨钢的耐磨原理主要体现在其摩擦副与磨擦介质之间的相互作用过程中。
在实际使用中，耐磨钢表面会形成一层具有高硬度和高磨擦系数的涂层，这主要是由于材料表面的增强相与磨擦介质发生冲击、磨削和摩擦等作用产生的。
这一涂层对磨粒起到了很好的抵抗作用，减少了磨粒对材料的侵蚀和切
割，从而提高了耐磨性能。
此外，耐磨钢的组织和硬度也对其耐磨性能起着重要作用。
材料中的碳化物和硼化物等增强相能够均匀分布在钢铁基体中，形成致密的组织结构，减少了材料中的缺陷和空隙，提高了材料的抗剪切和抗磨损能力。
总之，耐磨钢的耐磨原理是通过材料的组织结构和硬度来实现的。
微观层面上，增强相的硬度和抗磨剥蚀性能能够有效减缓磨粒的切割和磨削，提高耐磨性能。
宏观层面上，耐磨钢表面形成的涂层对磨粒起到了抵抗作用，减少了磨粒对材料的侵蚀和切割。
此外，合理的热处理和材料表面的改性处理也能够提高耐磨钢的耐磨性能。
这些因素共同作用，使耐磨钢具有出色的耐磨性能，适用于各种严苛的工作环境。