低合金耐磨铸钢技术研究与应用

摘 要：低合金耐磨铸钢技术的发展已经有几十年的发展历史，社会各界对这种廉价的高性能材料进行了广泛的研究，并在不同领域进行了应用。低合金耐磨铸钢的性能比一般的铸钢性能要高出许多，使用寿命也更长，在大型水泥磨、破碎机的锤头等上面进行了很好的使用。文章将对低合金耐磨铸钢技术进行简要的介绍，探讨低合金耐磨铸钢技术的研究与应用。

关键词：低合金；耐磨；铸钢技术

前言

耐磨材料是矿山、煤炭等行业特别需要的一种材料，只有具备了极高的硬度、强度、韧性，才能成为合格的耐磨材料，在使用中发挥良好的性能。耐磨材料中比较常见的是耐磨高锰钢，但是其在应用场合上具有一定的限制，于是人们开始关注低合金耐磨铸钢，并对低合金耐磨铸钢技术进行了广泛的研究和应用，取得了令人满意的成果，发展潜力巨大。

1 低合金耐磨铸钢的简介

低合金耐磨铸钢是在工业生产对耐磨材料大量需求的前提下产生的，它的产生逐渐代替了耐磨高锰钢，因为其在韧性、硬度等方面的性能都优于高锰钢，适用性更强。低合金耐磨铸钢是由不同的化学成分组成的，在低合金耐磨铸钢中含有碳、硅、锰、铬、钼、镍等化学元素，形成了低合金耐磨铸钢的高耐磨性能。

在低合金耐磨铸钢之中，对其耐磨性影响最大的化学元素就是碳，碳含量的不同会造成低合金耐磨铸钢硬度和韧性的差异[1]。在对低合金耐磨铸钢进行萃取时，要将碳含量控制在适当的范围内，才能保证低合金耐磨铸钢的硬度以及耐磨性。在低合金耐磨铸钢中含有硅元素，硅元素能够对钢进行脱氧作用，并且对钢进行固化，从而在钢的耐磨性上进行提高。在贝氏体耐磨铸钢之中，硅元素可以对碳元素的析出进行抑制，提高低合金耐磨铸钢的稳定性。低合金耐磨铸钢之中比较主要的元素是锰，锰元素可以有效提高钢的淬透性，对钢基体起到固化的作用。铬、钼、镍是低合金耐磨铸钢中十分主要的合金化学元素，在低合金耐磨铸钢中进行合理的搭配，可以有效提高低合金耐磨铸钢的淬透性和韧度。

2 低合金耐磨铸钢分类及性能

2.1 贝氏体耐磨铸钢

高硅贝氏体的耐磨铸钢是通过三十分钟的奥氏体进行等温技术淬火时获得的，是以贝氏体为主的显微组织，其中含有一定量的奥氏体，在强度和韧性方面都表现出较高的性能。主要显微组织为贝氏体的低合金耐磨铸钢，已经成为各界普遍研究的一个方向[2]。贝氏体的低合金耐磨铸钢是一种多元的低合金耐磨铸钢，铸造工艺主要采取的是等温淬火方式，工艺上比较复杂，不适合大铸件的规模化生产，在化学成分上很难进行控制。之后对于贝氏体低合金耐磨铸钢的主要研究方向就是对其稳定性和均匀性的研究。

2.2 马氏体耐磨铸钢

多元低合金耐磨铸钢在使用中具有良好的性能，与高锰钢相比无论在硬度还是韧性上都有了很大的提升，应用在挖掘机和各种机械装备的耐磨件上，不但可以高效的完成作业，还能够减少断裂与变形情况的发生。低合金马氏体耐磨铸钢分为三种，一种是水淬，一种是油淬，还有一种是空淬，三种低合金马氏体耐磨铸钢的性能各不相同，分别具有各自的优势。

水淬低合金马氏体耐磨铸钢的特点是其中具有很少的碳含量，经过淬取之后得到了马氏体组织，这种低合金耐磨铸钢的抗断裂性能较好，但是其还没有将耐磨性与硬度进行很好的调试，硬度最高时耐磨性并不能达到最好。油淬低合金马氏体耐磨铸钢可以在碳含量提高时，有效避免在铸钢过程中的开裂状况，这种低合金耐磨铸钢在硬度上具有很高的性能，但冷却速度较慢[3]。空淬低合金马氏体耐磨铸钢中的碳含量较高，合金含量也在前两种耐磨铸钢之上，在硬度上具有更好的性能。

3 低合金耐磨铸钢技术的研究和应用

低合金耐磨铸钢技术包括高纯净化技术、精炼技术、过滤技术、热处理技术等，国内外对低合金耐磨铸钢都进行了广泛的研究与应用，取得了一定的成果。

3.1 国外的相关研究与应用

国际市场的高新技术发达，对耐磨材料的要求也越来越高，球磨机、电铲等设备在进行不断的更新，对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，还要抗断裂，使用寿命要不断增加。高锰钢等传统的耐磨材料已经无法满足其在各种性能上的需求，于是专家学者开始对新的耐磨材料进行研究，也就是低合金耐磨铸钢[4]。国外专家学者通过对碳含量的改变，来调节低合金耐磨铸钢的硬度和强度，得到许多显微组织为马氏体的低合金耐磨铸钢，在球磨机衬板中进行了广泛的应用。

3.2 国内的相关研究与应用

我国对于低合金耐磨铸钢的研究与国外相比时间较短，应用范围也十分狭窄，随着高锰钢的缺陷逐渐显现，人们才越来越重视这种在硬度和韧度等性能都优于高锰钢的耐磨材料，应用领域也在逐渐扩大。

磨损行为研究是要使其在高荷载冲击下具有较高的耐磨性，通过对不同强度的荷载情况下的磨损行为与高锰钢进行比较，可以发现在不同的荷载强度下，磨损机制也呈现出一定的差异，为提高低合金耐磨铸钢的耐磨性提供了相应的理论依据[5]。之后对低合金耐磨铸钢与高锰钢及其他几种耐磨材料在同等强度的荷载条件下进行了比较，发现高锰钢的耐磨性最低，而低合金耐磨铸钢在耐磨性方面具有很高的性能。通过研究表明耐磨材料中的碳含量对铸钢的耐磨性具有很大的影响，材料的硬度越高，抗磨损性能越好。

碳含量对低合金耐磨铸钢的组织和性能具有很大的影响，通过研究可以发现其中的具体关系，在对低合金耐磨铸钢进行应用时，可以根据具体的使用环境对碳含量进行调节，选择高韧性或者高耐磨性。硅锰等化学元素的含量对低合金耐磨铸钢的硬度与抗冲击性也具有很大的影响，由于其中使用的一些化学元素是十分稀缺的资源，所以对其进行研究具有重要意义。

4 低合金耐磨铸钢技术的发展前景

我国对于低合金耐磨铸钢技术的研究已经取得了一定的成就，并且在矿山、建材等领域都进行了很好的应用。今后对于低合金耐磨铸钢的研究工作将不断的持续，研究重点可以放在同时提高其韧性和硬度方面，全面提高其耐磨性；也可以在铸造工艺上进行提升，提高钢铁耐磨材料的质量；开展大铸件大规模的生产，扩大低合金耐磨铸钢的适用范围。低合金耐磨铸钢在国内外的研究和应用形势都十分良好，具有十分广阔的发展前景，可以在此基础上强化对低合金耐磨铸钢的研究与应用。

5 结束语

低合金耐磨铸钢技术为耐磨材料的开发及应用提供了更加广阔的发展空间，在硬度、韧性、耐磨性等性能方面比传统的高锰钢具有很大的提高。随着工业生产对耐磨材料需求的增加，低合金耐磨铸钢技术的研究与应用将会取得更大的进步，为工业发展做出卓越的贡献。

参考文献

[1]王建民，李兴志，范贵龙，等.稀土中碳低合金耐磨铸钢的组织及性能研究[J].内蒙古工业大学学报（自然科学版），2005（1）：18-22.

[2]杨军，吴占文.多元低合金耐磨铸钢的热处理工艺研究[J].铸造技术，2005（9）：817-820.

[3]裴新华.空冷低合金耐磨铸钢的研究及应用[J].梅山科技，2003（1）：40-43.

[4]匡加才，符寒光.耐磨铸钢在火电厂磨机衬板上的应用研究[J].与密封，2006（12）：169-171+196.

[5]张锦志，米国发，关西周.低合金耐磨钢的研究与应用进展[J].金属加工（热加工），2009（15）：29-31.