
내마모성 합금은 기계적 마모로 인한 표면 저하 및 재료 손실을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 재료 종류입니다. 이러한 마모는 마모(스크래핑), 침식(입자에 의한 충격), 접착(마모 및 압착) 및 충격으로 인해 발생할 수 있습니다.
이들의 주요 기능은 산업 장비의 서비스 수명을 연장하고 가동 중지 시간을 줄이며 까다로운 환경에서 운영 효율성을 향상시키는 것입니다.
내마모성의 과학
내마모성은 밀도와 같은 단일 재료 특성이 아닙니다. 이는 복잡한 시스템 동작입니다. 재료의 내마모성의 핵심은 소성 변형 및 파손에 저항하는 능력에 있습니다. 이는 주로 다음을 통해 달성됩니다.
높은 경도: 단단한 입자의 침투와 마모를 방지합니다.
가공 강화: 충격이나 응력을 받을 때 표면이 더욱 단단해지고 단단해지는 능력(예: Hadfield 망간강)
인성: 충격 하중 하에서 치핑, 균열 및 부서짐을 방지합니다.
미세구조: 견고한 금속 매트릭스에 포함된 경질 탄화물(예: 크롬, 텅스텐, 바나듐 탄화물)이 존재하는 것은 일반적인 특징입니다.
내마모성 합금은 일반적으로 철 금속(철 및 강철) 또는 비철 금속을 기반으로 하며 각각 특정 마모 메커니즘에 맞게 조정됩니다.
| 합금 유형 / 베이스 | 주요 특징 | 공통등급 / 예시 | 주요 애플리케이션 |
| 마르텐사이트강 | 높은 경도와 좋은 강도; 열처리(담금질 및 템퍼링)를 통해 달성됩니다. | AR400, AR500, 4140, 4340 | 광산 버킷, 크러셔 라이너, 불도저 블레이드, 마모 플레이트. |
| 오스테나이트계 망간강 | '해드필드 스틸'. 매우 견고하고 작업 경화성이 뛰어납니다. 충격을 받으면 표면 경도가 극적으로 증가하는 반면 코어는 단단하게 유지됩니다. | A128 등급 C, MN13, MN18 | 조 크러셔 라이너, 철도 개구리, 착암기 비트, 크롤러 트랙. |
| 고크롬 백주철 | 다량의 경질 크롬 탄화물로 인해 탁월한 내마모성. 충격을 받으면 부서질 수 있습니다. | Ni-하드, A532 | 슬러리 펌프 케이싱, 밀 라이너, 분쇄기 롤, 쇼트 블라스팅 장비. |
| 초경 복합재 | 모놀리식 합금은 아니지만 중요한 내마모성 소재입니다. 견고한 금속 매트릭스(예: 코발트 또는 니켈)에 내장된 단단한 텅스텐 카바이드 입자입니다. | 텅스텐 카바이드 복합재, 스텔라이트(코발트 기반) | 표면 경화 와이어, 마모 플레이트, 절삭 공구, 드릴 비트, 밸브 시트. |
| 코발트 기반 합금 | 마모, 부식 및 고온(적색 경도)에 대한 저항성이 뛰어납니다. | 스텔라이트, 헤인즈 합금 | 가스 터빈 블레이드, 고온 밸브, 톱 팁, 엔진 부품. |
| 니켈 기반 합금 | 코발트 합금과 유사하며 우수한 내마모성과 내식성을 제공하며 코발트가 적합하지 않은 곳에 자주 사용됩니다. | 인코넬, 콜모노이 | 화학 처리 장비, 항공우주 부품, 하드페이싱 오버레이. |
이러한 합금이 항상 전체 부품을 만드는 데 사용되는 것은 아닙니다. 기본 재료를 보호하기 위해 비용 효율적인 방법으로 적용되는 경우가 많습니다.
캐스트 구성품: 부품(예: 펌프 케이싱)은 내마모성 합금으로 완전히 주조되었습니다.
마모 플레이트: 경화강 시트(예: AR400)는 취약한 표면에 볼트로 고정되거나 용접됩니다.
표면 경화/클래딩: 내마모성 합금 층은 더 저렴하고 견고한 모재 표면에 용접되거나 융합됩니다. 이는 매우 일반적이고 경제적인 방법입니다.
열 스프레이: 합금 코팅을 표면에 분사하여 내마모성 층을 만듭니다.
요약하면, 내마모성 합금은 중공업의 중추를 형성하는 다양하고 중요한 재료군입니다. 적절한 합금의 선택은 마모 메커니즘(마모, 충격 등), 작동 환경(온도 및 부식 포함) 및 경제적 고려 사항에 대한 정확한 이해에 따라 달라집니다.