广义地讲,耐磨钢是指用于制造高耐磨零件及构件的一类钢。但习惯上,耐磨钢主要是指高锰钢ZGMn13。
高锰钢早在一两百年前就由英国冶金学家海费德发明制得。一般高碳钢中加入的锰愈多,硬度愈大,但其脆性也增大了。如钢中锰达到4%左右,则脆得如同玻璃,毫无使用价值。但当含锰量达到13%时,此钢就变得既坚硬又强韧。此外,当把此钢加热到850℃左右时,会变得较柔软,易于成形加工。当含锰量达14%时,则变得不被磁铁所吸引。这样,使高锰钢身价百倍,成为重要的工业材料,广泛用于拖拉机履带、挖掘机铲齿、破碎机颚板、铁路道岔等这些承受强烈冲击摩擦的零件,并曾用于坦克、头盔装甲。
高锰钢多在铸造成形后,经1050~1100℃加热,使钢中的碳化物全溶入奥氏体中,然后水冷而获得单相奥氏体——固溶处理的状态下经少许切削加工后使用。
这时,其强硬度并不太高,但塑性、韧性很好。如在强烈冲击摩擦作用下,表面奥氏体会立即产生强烈的加工硬化,并诱发形成高硬度的马氏体和析出碳化物,从而形成硬而耐磨的表面,而心部仍为高韧性的奥氏体。当表面磨损后,新露出的表面又在强烈冲击摩擦作用下获得新的硬化层,以此循环下去,永远“表硬心韧”。显然,高锰钢对于受强烈冲击摩擦的零件结构有最佳的应用效果。