
耐磨合金是一类专门设计用于承受机械磨损引起的表面退化和材料损失的材料。这种磨损可能是由磨损(刮擦)、侵蚀(颗粒冲击)、粘附(磨损和卡住)和冲击造成的。
它们的主要功能是延长工业设备的使用寿命、减少停机时间并提高苛刻环境中的运营效率。
耐磨科学
耐磨性不是像密度那样单一的材料属性;这是一个复杂的系统行为。材料耐磨性的关键在于其抵抗塑性变形和断裂的能力。这主要是通过以下方式实现的:
高硬度: 抵抗硬颗粒的渗透和磨损。
加工硬化: 当受到冲击或压力时,表面变得越来越坚硬(例如哈德菲尔德锰钢)。
韧性: 在冲击载荷下可抵抗碎裂、开裂和剥落。
微观结构: 嵌入坚韧金属基体中的硬质碳化物(例如碳化铬、碳化钨、碳化钒)是一个常见特征。
耐磨合金通常基于黑色金属(铁和钢)或有色金属,每种金属都针对特定的磨损机制量身定制。
| 合金类型/基体 | 主要特点 | 常见等级/示例 | 主要应用 |
| 马氏体钢 | 硬度高、强度好;通过热处理(淬火和回火)实现。 | AR400、AR500、4140、4340 | 采矿铲斗、破碎机衬板、推土机刀片、耐磨板。 |
| 奥氏体锰钢 | “哈德菲尔德钢铁”。极其坚韧且加工硬化。受到冲击后,其表面硬度急剧增加,而核心仍保持坚韧。 | A128 C级、MN13、MN18 | 颚式破碎机衬板、铁路辙叉、凿岩机钻头、履带。 |
| 高铬白口铸铁 | 由于含有大量硬质碳化铬,因此具有出色的耐磨性。在冲击下可能会变脆。 | 镍硬质,A532 | 泥浆泵壳、磨机衬里、粉碎机辊、抛丸设备。 |
| 硬质合金复合材料 | 不是整体合金,而是一种关键的耐磨材料。坚硬的碳化钨颗粒嵌入坚韧的金属基体(如钴或镍)中。 | 碳化钨复合材料,司太莱合金(钴基) | 堆焊钢丝、耐磨板、切削工具、钻头、阀座。 |
| 钴基合金 | 优异的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性(红硬性)。 | 司太立合金、海恩斯合金 | 燃气轮机叶片、高温阀门、锯尖、发动机部件。 |
| 镍基合金 | 与钴合金类似,具有良好的耐磨性和耐腐蚀性,通常用于不适合钴的地方。 | 铬镍铁合金、科尔莫诺伊 | 化学加工设备、航空航天部件、硬面覆盖层。 |
这些合金并不总是用于制造整个部件。它们通常以经济高效的方式应用来保护基材:
铸造组件: 该部件(如泵壳)完全由耐磨合金铸造而成。
耐磨板: 硬化钢板(例如 AR400)通过螺栓或焊接到易损表面上。
硬面/覆层: 将一层耐磨合金焊接或熔合到更便宜、更坚韧的母材表面上。这是一种非常常见且经济的方法。
热喷涂: 将合金涂层喷涂到表面上以形成耐磨层。
总之,耐磨合金是构成重工业支柱的多样化且关键的材料系列。选择合适的合金取决于对磨损机制(磨损、冲击等)、工作环境(包括温度和腐蚀)以及经济考虑的精确理解。