高硅耐磨鑄鋼技術
    1成果簡介

    在工程機械、礦石粉碎、火力發電、水泥建材、鐵路等領域，大量應用易磨損件。目前廣泛應用的耐磨材料是高錳鋼和少量的低合金耐磨鋼、奧－貝球鐵（ADI）以及高鉻鑄鐵。由于奧氏體高錳鋼的初始硬度很低，其耐磨性完全依賴于使用過程中的加工硬化效應，耐磨特性只有在高沖擊負荷的工作條件下才能表現出來，在實際應用條件下，其耐磨特性不能得到充分發揮，有時甚至低于普通碳鋼。低合金耐磨鋼生產工藝復雜、成本高，耐磨性能沒有明顯優勢。奧－貝球鐵韌性低，不適應于有較大沖擊的磨損領域，同時石墨球在沖擊磨損條件下不但不能起到自潤滑作用，而且會成為影響其使用壽命的裂紋擴展源，耐磨性能受到了很大影響。高鉻鑄鐵也存在韌性低，不適應于沖擊磨損的缺點。

    清華大學針對高硅鑄鋼的化學成分、熱處理工藝以及顯微組織與機械性能、耐磨性能間的關系進行了系統的研究，同時還研究了非金屬夾雜物對高硅鑄鋼機械性能的影響，并在此基礎上進行了工業應用試驗和推廣應用。高硅鑄鋼作為一種新型耐磨材料，其制造方法已于2002年獲得了中國國家發明專利（ZL 99105704.X），并于2002年5月通過了國家教育部主持的科技成果鑒定，同年獲得教育部推薦國家科學技術獎科技發明獎一等獎， 2003年獲得第八屆中國專利獎優秀獎。

    2應用說明

    實驗室研究結果和工業應用性試驗表明，高硅鑄鋼的生產工藝簡單、成本低廉；通過合理的化學成分設計和熱處理規范選擇，可以獲得高強韌性和高耐磨性，作為耐磨材料可以應用于各種沖擊磨料磨損場合。

    高硅鑄鋼的機械性能指標如下： ² 抗拉強度σb＝1200－1800 MPa ² 屈服強度σ0.2＝1000－1600 MPa ² 延伸率δ5＝2－15％ ² 沖擊韌性A KV＝10－40J ² 硬度HRC＝35－48（初態）；50－58（沖擊硬化后） 該項技術不但已經實現產業化，而且已經獲得多家耐磨鑄件生產企業的實際使用認可，是成熟的大生產技術。

    3效益分析

    高硅鑄鋼只是在普通碳素鋼中添加定量的硅及少量其他元素（< 0.5% ），經簡單淬火處理而成，生產成本約3500～4000元/t（按年產1000t計），接近普通碳素鋼。而這類耐磨鑄鋼產品的售價通常在8000元/t以上。

    我國冶金、水泥、礦山、發電等行業中大量應用的中小型球磨機，仍在使用發達國家業已淘汰的高錳鋼襯板，按年耗30萬t計，直接經濟損失達20億元。此外，破碎機錘頭、牙板，挖掘機、推土機與拖拉機履帶板等傳統上采用高錳鋼或低合金鋼，也有低壽命問題，它們的年耗量也達幾十億元人民幣。 使用新開發的高硅系列耐磨鑄鋼制造這些產品，可以在不提高生產成本的條件下使產品的使用壽命得以明顯提高，或在不降低產品使用壽命的條件下明顯降低生產成本，具有十分良好的市場前景。