耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度，高耐磨性能的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。如推土机，装载机，挖掘机，自卸车及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。多年来一直困扰着工业界人士的一个重大问题就是磨损，尤其是接触岩石、矿料等受磨擦、撞击、冲刷的结构。据统计，工业发达的国家，机械装备及其零件的磨损所造成的经济损失占国民经济总产值4%左右。因此，解决磨损和延长机械设备及其部件的使用寿命成为工业界人士在设计、制造和使用各种机械设备所需要考虑的首要问题。从国民经济的角度考虑，研制工程机械用高强度耐磨钢是非常必要的，在国外已有企业进行生产高强度耐磨钢并应用，如日本住友公司、JFE、瑞典SSAB和SWEBOR，德国蒂森克卢伯，MITTAL等已生产出耐磨寿命比普通钢高出4倍左右的耐磨钢材。国内多数使用NM360～400，国际上NM400～550，年消耗在30～60万吨。

    根据国内外高强度耐磨钢发展情况看,高强度耐磨钢标准应成为一个较为完整的通用化、系列化的标准体系。从我国目前现有的高强度耐磨钢技术现状来看,全部为产品技术协议,而且数量太少。虽然在部分企业形成了系列化并且正朝着通用化的方向发展,但从整个高强度耐磨钢体系来看还很不完善,特别缺少通用标准。由于管理体制和运行机制等方面的原因,企业材料研制工作与标准化工作脱节,造成纳标滞后。这对于高强度耐磨钢规范生产、推广使用极为不利。因为设计者认为没上标准的材料,是不成熟的,选材就有一定风险,一般不会选用，这严重影响了新材料的推广使用。高强度耐磨钢标准应形成一个具有我国特色的统一体系,对今后高强度耐磨钢标准的完善,推动高强度耐磨钢的研制、应用会起到关键作用。因此按照国家推荐标准体系编制的要求,编制一个既能充分反映我国高强度耐磨钢发展水平和需求,又先进科学、实用合理的标准体系,为今后高强度耐磨钢标准修订完善奠定的良好基础，将有利于高强度耐磨钢规范生产及推广使用。

耐磨钢在火电厂磨机衬板上的应用研究

    为了满足火电厂磨机的安全运行，开发了一种高强度、高韧性低合金耐磨钢衬板÷该高强度低合金耐磨钢以锰、硅为主要合金元素，加入不超过2. 0%的铬，不含钼、镍等昂贵合金元素，并加入适量的钛、氮、稀土、钙、镁，改善钢的强度和耐磨性，合金总加入量控制在5%以内。热处理后，其基体组织以马氏体为丰，马氏体板条间含有大量纳米级奥氏体薄膜，使材料保持高强度和高硬度的前提下，还具有优良的韧性。着重介绍J，耐磨钢衬板的微合金化技术、铸造技术和热处理技术，规模化制备了高强度低合金耐磨钢衬板，并在火电厂磨机上进行J，工业应用。使用考核表明，低合金钢衬板在火电厂磨机上使用安全、可靠，寿命比高锰钢衬板提高160% - 210%.生产成本相当，推广应用具有良好的经济效益和社会效益。

    唐煤机，特别是磨煤球磨机，是电力工业重要的粉磨设备，用于电厂锅炉制粉系统。同时，在冶金矿山的选矿、建材行业的水泥生产以及化工和耐火等行业，球磨机也有广泛的应用。由于我国火力发电用煤的煤质混杂，劣质煤居多，在我国的火力发电制粉设备中，球磨机占70%左右。出于安全考虑，球磨机衬板材料一直沿用高锰钢。高锰钢衬板使用过程中存在的主要问题是不能兖分地加工硬化，其残体表面硬度仅有HB 270 - 350，故耐磨性差，使用寿命短：又由于高锰钢的屈服强度低，衬板在使用过程中易发生塑性变形，使得维修拆卸非常困难。近年来出现了采用耐磨铸铁制造球磨机衬板的报道¨。．由于耐磨铸铁脆性大，衬板使用中易出现断裂，影响球磨机的安全运行。用低合金钢制造球磨机衬板，存在强度和硬度低、耐磨性差的不足，耐磨性仅比高锰钢略有提高。为了提高合金钢的强韧性和耐磨性，通常都要加170润滑与密封入钼、镍、铬、钨、钒等合金元素H。51，随着合金资源的日益紧缺，钼、镍、铬、钨、钒等合金供应日趋紧张，价格飞速上涨，导致普通钢铁耐磨材料生产成本不断攀升。在此背景下，以廉价的硅、锰为主要合金元素，加入不超过2. 0%的铬，另外加入微量钛、氮、稀土、钙、镁等元素，开发成功了强度高、韧性好、硬度适中、耐磨性好、生产工艺简单、生产成本低的高强度无钼一镍低合金耐磨钢，用于制造电厂磨煤机衬板，磨机运行安全、可靠，其使用寿命比高锰钢衬板提高160% - 210%．衬板价格与高锰钢相当，生产和使用企业取得了良好的经济效益和社会效益。

1  低合金耐磨钢的化学成分设计

低合金耐磨钢的主要化学成分（质量分数） %

    低合金耐磨钢的主要化学组成见表1．其成分设计理由如下：

    (1)碳：碳可以明显提高钢的淬硬性，提高钢的强度和硬度，改善钢的耐磨性，碳含量过高，钢中会出现脆性大的高碳马氏体，使钢的韧性和塑性下降，同时，碳增加还会恶化钢的焊接性能，综合考虑，将含碳量控制在0. 15% -0.50%。

    (2)锰：锰在耐磨钢中是基本的合金元素，可固溶于铁中，降低叫-仪转变温度而推迟相变时间，提商钢的淬透性。锰含量过多会对过热敏感，并使钢在高温奥氏体化时晶粒易于长大粗化，此外，锰还增加钢的回火脆性，因此，本合金中将锰含量控制在0. 5% -2.0%。

    (3)硅：炼钢过程中使用的脱氧剂带入的硅的残存含量具有强化基体的合金化作用，使屈服强度提高。硅降低碳在奥氏体中的溶解度，促使碳化物沿晶界析出，降低钢的韧性，因此，本合金中将硅含量控制在0. 5% -2.0%。

    (4)铬：铬有固溶强化、提高钢的淬透性、增加钢的抗回火稳定性等作用。铬在奥氏体中溶解度很大，强化奥氏体但不降低韧性。铬在回火时阻止或延缓碳化物的析出与积聚，使其保持分散，有利于提高强度和硬度，且性能稳定。铬含量过高，晶界上易出现碳化物，降低钢的韧性，因此，本合金中将铬含量控制在2. 0%以下。

    (5)钛：在钢中加入微量钛，可以明显细化钢晶粒，减少枝晶偏析，提高钢的强度和韧性。主要原因是钛与钢中的N、C形成高熔点化合物Ti (C，N)，这些化合物有助于钢的晶粒细化，使枝晶间和枝晶内的碳和合金元素分布均匀，另外还可以提高钢的强度和硬度，改善钢耐磨性。加入量过多，含钛的化合物数量增加且粗化，反而导致钢的强度和韧性下降。综合考虑，将钛含量控剃在0. 20%以下。

    (6)氮：在钢中加入微量氮，除了形成高熔点化合物Ti疋右碧谬，提高钢的强度和硬度外，部分氮固溶于基体，明显改善钢的淬透性和淬硬性，提高钢的耐磨性，加入量过多，铸件组织中易出现气孔，反而降低钢性能，本合金将氮含量控制在0. 10%以下。

    (7)钙：钙与氧有很大的亲合力，钙的脱氧能力很强，钙对钢水有很好的除气效果。钙还对钢中夹杂物的变质具有显著作用，加入适量钙可将钢中的长条状硫化物夹杂转变为球状的CaS或(Ca．Mn)S夹杂，适量钙还显著降低硫在晶界的偏聚，钙对降低钢脆性和提高钢铸造时抗热裂性是十分有益的。加入过多的钙将使钢中夹杂物增多，对钢韧性的提高不利，本合金将钙含量控制在0. 10%以下。