低合金耐磨鑄鋼技術研究與應用

摘 要：低合金耐磨鑄鋼技術的發展已經有幾十年的發展歷史，社會各界對這種廉價的高性能材料進行了廣泛的研究，并在不同領域進行了應用。低合金耐磨鑄鋼的性能比一般的鑄鋼性能要高出許多，使用壽命也更長，在大型水泥磨、破碎機的錘頭等上面進行了很好的使用。文章將對低合金耐磨鑄鋼技術進行簡要的介紹，探討低合金耐磨鑄鋼技術的研究與應用。

關鍵詞：低合金；耐磨；鑄鋼技術

前言

耐磨材料是礦山、煤炭等行業特別需要的一種材料，只有具備了極高的硬度、強度、韌性，才能成為合格的耐磨材料，在使用中發揮良好的性能。耐磨材料中比較常見的是耐磨高錳鋼，但是其在應用場合上具有一定的限制，于是人們開始關注低合金耐磨鑄鋼，并對低合金耐磨鑄鋼技術進行了廣泛的研究和應用，取得了令人滿意的成果，發展潛力巨大。

1 低合金耐磨鑄鋼的簡介

低合金耐磨鑄鋼是在工業生產對耐磨材料大量需求的前提下產生的，它的產生逐漸代替了耐磨高錳鋼，因為其在韌性、硬度等方面的性能都優于高錳鋼，適用性更強。低合金耐磨鑄鋼是由不同的化學成分組成的，在低合金耐磨鑄鋼中含有碳、硅、錳、鉻、鉬、鎳等化學元素，形成了低合金耐磨鑄鋼的高耐磨性能。

在低合金耐磨鑄鋼之中，對其耐磨性影響最大的化學元素就是碳，碳含量的不同會造成低合金耐磨鑄鋼硬度和韌性的差異[1]。在對低合金耐磨鑄鋼進行萃取時，要將碳含量控制在適當的范圍內，才能保證低合金耐磨鑄鋼的硬度以及耐磨性。在低合金耐磨鑄鋼中含有硅元素，硅元素能夠對鋼進行脫氧作用，并且對鋼進行固化，從而在鋼的耐磨性上進行提高。在貝氏體耐磨鑄鋼之中，硅元素可以對碳元素的析出進行抑制，提高低合金耐磨鑄鋼的穩定性。低合金耐磨鑄鋼之中比較主要的元素是錳，錳元素可以有效提高鋼的淬透性，對鋼基體起到固化的作用。鉻、鉬、鎳是低合金耐磨鑄鋼中十分主要的合金化學元素，在低合金耐磨鑄鋼中進行合理的搭配，可以有效提高低合金耐磨鑄鋼的淬透性和韌度。

2 低合金耐磨鑄鋼分類及性能

2.1 貝氏體耐磨鑄鋼

高硅貝氏體的耐磨鑄鋼是通過三十分鐘的奧氏體進行等溫技術淬火時獲得的，是以貝氏體為主的顯微組織，其中含有一定量的奧氏體，在強度和韌性方面都表現出較高的性能。主要顯微組織為貝氏體的低合金耐磨鑄鋼，已經成為各界普遍研究的一個方向[2]。貝氏體的低合金耐磨鑄鋼是一種多元的低合金耐磨鑄鋼，鑄造工藝主要采取的是等溫淬火方式，工藝上比較復雜，不適合大鑄件的規模化生產，在化學成分上很難進行控制。之后對于貝氏體低合金耐磨鑄鋼的主要研究方向就是對其穩定性和均勻性的研究。

2.2 馬氏體耐磨鑄鋼

多元低合金耐磨鑄鋼在使用中具有良好的性能，與高錳鋼相比無論在硬度還是韌性上都有了很大的提升，應用在挖掘機和各種機械裝備的耐磨件上，不但可以高效的完成作業，還能夠減少斷裂與變形情況的發生。低合金馬氏體耐磨鑄鋼分為三種，一種是水淬，一種是油淬，還有一種是空淬，三種低合金馬氏體耐磨鑄鋼的性能各不相同，分別具有各自的優勢。

水淬低合金馬氏體耐磨鑄鋼的特點是其中具有很少的碳含量，經過淬取之后得到了馬氏體組織，這種低合金耐磨鑄鋼的抗斷裂性能較好，但是其還沒有將耐磨性與硬度進行很好的調試，硬度最高時耐磨性并不能達到最好。油淬低合金馬氏體耐磨鑄鋼可以在碳含量提高時，有效避免在鑄鋼過程中的開裂狀況，這種低合金耐磨鑄鋼在硬度上具有很高的性能，但冷卻速度較慢[3]。空淬低合金馬氏體耐磨鑄鋼中的碳含量較高，合金含量也在前兩種耐磨鑄鋼之上，在硬度上具有更好的性能。

3 低合金耐磨鑄鋼技術的研究和應用

低合金耐磨鑄鋼技術包括高純凈化技術、精煉技術、過濾技術、熱處理技術等，國內外對低合金耐磨鑄鋼都進行了廣泛的研究與應用，取得了一定的成果。

3.1 國外的相關研究與應用

國際市場的高新技術發達，對耐磨材料的要求也越來越高，球磨機、電鏟等設備在進行不斷的更新，對其中使用的耐磨材料的性能要求更高，不但要具有更高的耐磨性，還要抗斷裂，使用壽命要不斷增加。高錳鋼等傳統的耐磨材料已經無法滿足其在各種性能上的需求，于是專家學者開始對新的耐磨材料進行研究，也就是低合金耐磨鑄鋼[4]。國外專家學者通過對碳含量的改變，來調節低合金耐磨鑄鋼的硬度和強度，得到許多顯微組織為馬氏體的低合金耐磨鑄鋼，在球磨機襯板中進行了廣泛的應用。

3.2 國內的相關研究與應用

我國對于低合金耐磨鑄鋼的研究與國外相比時間較短，應用范圍也十分狹窄，隨著高錳鋼的缺陷逐漸顯現，人們才越來越重視這種在硬度和韌度等性能都優于高錳鋼的耐磨材料，應用領域也在逐漸擴大。

磨損行為研究是要使其在高荷載沖擊下具有較高的耐磨性，通過對不同強度的荷載情況下的磨損行為與高錳鋼進行比較，可以發現在不同的荷載強度下，磨損機制也呈現出一定的差異，為提高低合金耐磨鑄鋼的耐磨性提供了相應的理論依據[5]。之后對低合金耐磨鑄鋼與高錳鋼及其他幾種耐磨材料在同等強度的荷載條件下進行了比較，發現高錳鋼的耐磨性最低，而低合金耐磨鑄鋼在耐磨性方面具有很高的性能。通過研究表明耐磨材料中的碳含量對鑄鋼的耐磨性具有很大的影響，材料的硬度越高，抗磨損性能越好。

碳含量對低合金耐磨鑄鋼的組織和性能具有很大的影響，通過研究可以發現其中的具體關系，在對低合金耐磨鑄鋼進行應用時，可以根據具體的使用環境對碳含量進行調節，選擇高韌性或者高耐磨性。硅錳等化學元素的含量對低合金耐磨鑄鋼的硬度與抗沖擊性也具有很大的影響，由于其中使用的一些化學元素是十分稀缺的資源，所以對其進行研究具有重要意義。

4 低合金耐磨鑄鋼技術的發展前景

我國對于低合金耐磨鑄鋼技術的研究已經取得了一定的成就，并且在礦山、建材等領域都進行了很好的應用。今后對于低合金耐磨鑄鋼的研究工作將不斷的持續，研究重點可以放在同時提高其韌性和硬度方面，全面提高其耐磨性；也可以在鑄造工藝上進行提升，提高鋼鐵耐磨材料的質量；開展大鑄件大規模的生產，擴大低合金耐磨鑄鋼的適用范圍。低合金耐磨鑄鋼在國內外的研究和應用形勢都十分良好，具有十分廣闊的發展前景，可以在此基礎上強化對低合金耐磨鑄鋼的研究與應用。

5 結束語

低合金耐磨鑄鋼技術為耐磨材料的開發及應用提供了更加廣闊的發展空間，在硬度、韌性、耐磨性等性能方面比傳統的高錳鋼具有很大的提高。隨著工業生產對耐磨材料需求的增加，低合金耐磨鑄鋼技術的研究與應用將會取得更大的進步，為工業發展做出卓越的貢獻。

參考文獻

[1]王建民，李興志，范貴龍，等.稀土中碳低合金耐磨鑄鋼的組織及性能研究[J].內蒙古工業大學學報（自然科學版），2005（1）：18-22.

[2]楊軍，吳占文.多元低合金耐磨鑄鋼的熱處理工藝研究[J].鑄造技術，2005（9）：817-820.

[3]裴新華.空冷低合金耐磨鑄鋼的研究及應用[J].梅山科技，2003（1）：40-43.

[4]匡加才，符寒光.耐磨鑄鋼在火電廠磨機襯板上的應用研究[J].潤滑與密封，2006（12）：169-171+196.

[5]張錦志，米國發，關西周.低合金耐磨鋼的研究與應用進展[J].金屬加工（熱加工），2009（15）：29-31.