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第十三章 低合金耐磨铸钢
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一、概 述
低合金耐磨铸钢是20世纪60年代以后发展起来的一种耐磨材料，这种钢以废钢为主要原材料，添加少量合金元素，铸造成型，并经适当热处理，获得良好强韧性，满足不同使用要求，而且有相当大的发展潜力和广泛应用前景。
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二、低合金耐磨钢的优点
1、较高的硬度与耐磨性
低合金钢的硬度主要决定于钢的含碳量与热处理工艺。低合金钢的硬度高于水韧处理后高锰钢的硬度，因而具有较高的耐磨性。
2、良好的韧性和脆断抗力
低合金铸钢在硬度大于HRC60的前提下，冲击韧性可达20—40J／cm，低于高锰钢但优于各类铸铁。低合金钢具有良好的硬度与韧性的综合性能，而且通过改变化学成分与热处理工艺可以得到不同的性能
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3、较高的淬透性
中、高碳低合金钢通过适当的合金化，具有很高的淬透性，能使200mm厚的钢截面淬透，或使一定厚度截面的零件空冷，可获得马氏体组织，以减少工件淬火时的变形与开裂。
4、良好的工艺性
低合金钢可根据工件的使用要求与工厂的生产条件，采用最合理的生产方式与工艺。如铸，锻、轧，焊和机加工等，也可采用复合工艺。
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5、较好的经济性
低合金钢中常加元素如Si，Mn，B和稀土等，适当加入Cr，Mo，V，Ti，Ni等合金元素，同时合金元素加入量也少。易于推广与发展。成本低，经济效益高。
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三、低合金钢的成分设计基本原则
根据磨损理论，耐磨性不是单纯的物理量，在一定工况条件下，与材质本身的强度、硬度、塑性、韧性等有关，要想提高耐磨性，就要提高材质的综合机械性能。既要保证足够韧性，又要具备较高硬度。为了使低合金耐磨钢获得上述性能，则要通过合理的成分设计和适当的热处理来保证，对低合金钢的成分设计基本原则是微量多元化，并注意结合资源特点，主要元素有；碳、锰、硅、铬、钼、硼和稀土等。
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碳及合金元素的作用
碳
钢中的含碳量主要决定于零件的工况条件。
低碳钢(％～％C)淬火后获得低碳板条马氏体组织，其韧性高，并具有适当的硬度(HRC40～50)，适用于要求韧性高，耐磨性较低的工件。
高碳钢(0。6％～0．9％C)淬火后的显微组织以片状孪晶马氏体为主，硬度高(HRC≥60)，脆性大，适用于要求耐磨性高、韧性较低的工件。
中碳钢(％～％C)淬火后是混合型马氏体组织，适用于要求较高耐磨性和足够韧性的工件。
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锰
锰在钢中一部分溶于固溶体，另一部分形成合金渗碳体(Fe，Mn)3C，其主要优点是显著提高钢的淬透性，一般含量小于2％。锰还降低Ms点，淬火组织中残余奥氏体增多。锰的不利影响是增加钢的过热敏感性，易使钢的晶粒粗化。另外还增加钢的回火脆性。
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硅
硅在钢中只溶于固溶体，不形成碳化物，使铁素体固溶强化，并能提高钢的回火软化抗力，推迟第一类回火脆性。％，硅含量过高会降低钢的塑性和韧性，提高韧-脆性转变温度，增加钢的脱碳倾向。
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铬在钢中既能溶于固溶体，又能形成碳化物。铬能使固溶体强化并提高钢的淬透性和回火稳定性。低合金钢中含铬量一般小于2％(最高可达4％)。其主要缺点是增加钢的回火脆性。
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