挖(wa)(wa)掘機廣(guang)泛用于采掘、土建、水利及國防(fang)工(gong)程,挖(wa)(wa)掘機斗齒(chi)是(shi)機上(shang)(shang)的(de)重(zhong)(zhong)要部件,也是(shi)易損件。目(mu)前,我國約有(you)二萬(wan)臺以(yi)(yi)上(shang)(shang)不同型號(hao)的(de)挖(wa)(wa)掘機在不同工(gong)況下服務,其斗齒(chi)消耗(hao)量很大(da)。一(yi)(yi)個大(da)型水利工(gong)程或一(yi)(yi)個中等規模礦山(shan),通(tong)常(chang)有(you)十臺以(yi)(yi)上(shang)(shang)挖(wa)(wa)掘機處(chu)于使(shi)用狀態,每年(nian)消耗(hao)的(de)斗齒(chi)達(da)數(shu)百萬(wan)噸(dun),每噸(dun)在一(yi)(yi)萬(wan)以(yi)(yi)上(shang)(shang)。因此提高使(shi)用壽(shou)命,開發新(xin)型耐(nai)磨材料,減少磨損造成的(de)損失(shi),越(yue)來越(yue)受到重(zhong)(zhong)視。

　　國內斗齒材(cai)料(liao)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)為(wei)高錳(meng)鋼(gang)(gang)(Mn13),高錳(meng)鋼(gang)(gang)水韌處(chu)理后的(de)組織為(wei)單相奧氏體(ti),在(zai)(zai)(zai)劇烈沖(chong)擊(ji)、擠壓負荷(he)的(de)反復作(zuo)用(yong)下,具有加(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)(ying)化(hua)的(de)特點。沖(chong)擊(ji)能(neng)量(liang)越大,硬(ying)(ying)化(hua)效果越好(hao),但是如(ru)果加(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)(ying)化(hua)效果不充分(fen),表面硬(ying)(ying)度(du)偏低,耐(nai)磨(mo)性就(jiu)差(cha)。近期(qi)研究發(fa)現,在(zai)(zai)(zai)高沖(chong)擊(ji)應力(li)狀(zhuang)況下,高錳(meng)鋼(gang)(gang)也非最(zui)優(you)秀的(de)耐(nai)磨(mo)材(cai)料(liao),因(yin)為(wei)在(zai)(zai)(zai)鑿(zao)削式磨(mo)損(sun)的(de)工(gong)(gong)作(zuo)狀(zhuang)況下,高錳(meng)鋼(gang)(gang)的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong) 硬(ying)(ying)化(hua)峰不在(zai)(zai)(zai)最(zui)表層(ceng),而在(zai)(zai)(zai)亞表層(ceng),此(ci)(ci)處(chu)的(de)組織脆化(hua)萌生裂紋會引起磨(mo)損(sun)表面的(de)剝落(luo)。因(yin)此(ci)(ci),高錳(meng)鋼(gang)(gang)適(shi)用(yong)于受到強烈沖(chong)擊(ji)的(de)采掘(jue)工(gong)(gong)況,對(dui)既受沖(chong)擊(ji)又受磨(mo)粒(li)磨(mo)損(sun)的(de)軟介質就(jiu)不適(shi)用(yong)。

　　斗(dou)齒一(yi)般裝在(zai)挖(wa)(wa)掘(jue)機鏟(chan)斗(dou)的(de)(de)前(qian)端,系(xi)懸臂(bei)梁構(gou)件,直接(jie)與(yu)礦石(shi)(shi)、砂土、巖石(shi)(shi)等物料接(jie)觸(chu)。在(zai)接(jie)觸(chu)物料時,既承(cheng)受(shou)沖擊(ji)(ji)作用,又承(cheng)受(shou)彎矩(ju)作用。服役(yi)過程(cheng)中(zhong),斗(dou)齒尖部(bu)受(shou)到較大的(de)(de)沖擊(ji)(ji)滑動磨粒(li)磨損,尖部(bu)表面常出現各(ge)式犁溝、變形,造成(cheng)表面磨損或脫(tuo)落。某礦九十年(nian)代進口美(mei)國的(de)(de)斗(dou)齒,成(cheng)本高,使用壽命大大超(chao)過國內(nei)產(chan)品,且綜合(he)性能好(hao)。因此,研究適合(he)礦山挖(wa)(wa)掘(jue)工況(kuang)條(tiao)件下使用的(de)(de)耐磨鋼(gang),是擺在(zai)材料工作者面前(qian)的(de)(de)一(yi)項(xiang)重要任務。

　　材料設計

　　斗齒的抗磨性與力(li)學(xue)性能、物理性能有所(suo)區別,不是(shi)(shi)單一性能,而是(shi)(shi)綜(zong)合性能;既受材料本身性能的影(ying)響,又受磨料性質(zhi)、工(gong)作(zuo)介(jie)質(zhi)、工(gong)作(zuo)條件的影(ying)響。

　　服(fu)役過程中,斗(dou)齒(chi)尖(jian)部(bu)受到較大的(de)(de)沖擊滑動(dong)磨(mo)粒磨(mo)損(sun),尖(jian)部(bu)表(biao)面常(chang)出現(xian)各式犁溝、變形,造(zao)成表(biao)面磨(mo)損(sun)或脫落。因此,材料本身應具有(you)(you)(you)相(xiang)當高(gao)的(de)(de)強度、硬度,還(huan)必(bi)須具有(you)(you)(you)足夠的(de)(de)塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)。板(ban)條(tiao)馬(ma)氏(shi)體(ti)(位錯型馬(ma)氏(shi)體(ti))既有(you)(you)(you)相(xiang)當高(gao)的(de)(de)強度、硬度又具有(you)(you)(you)一定的(de)(de)塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing),其(qi)綜合性(xing)(xing)能較高(gao)。故板(ban)條(tiao)馬(ma)氏(shi)體(ti)是軟質工況斗(dou)齒(chi)材料的(de)(de)理想組織。

　　耐磨板的研究(jiu)發展目標,應滿足(zu)使用工況條(tiao)件,提(ti)高其耐磨性、強度及(ji)韌性。其設計準則(ze)中除滿足(zu)用戶的力(li)學性能、焊接性能、抗應力(li)、腐蝕、開裂性能等指標外,還應注意選取適宜的合金成分(fen),達到(dao)如下要求: 足(zu)夠的淬(cui)(cui)透性以(yi)保證(zheng)整個界面性能均勻(yun);得到(dao)強而韌的板條(tiao)馬氏體;Ms點(dian)不能壓(ya)得過(guo)低(di),以(yi)免淬(cui)(cui)火開裂;6s>980Ma,U>45%,AKu>39J,HR>C43;少用貴重元素以(yi)降低(di)成本。

　　由于(yu)希(xi)望得到(dao)的(de)組織(zhi)為單(dan)一板(ban)條(tiao)馬(ma)氏體,而鋼中含(han)碳量(liang)0.25%才(cai)能得到(dao)單(dan)一板(ban)條(tiao)馬(ma)氏體。另外,馬(ma)氏體的(de)強度(du)主要(yao)取決于(yu)其間隙固溶體的(de)碳原子(zi)數(shu)。因此,耐磨板(ban)中含(han)碳量(liang)應在0.20%~0.27%之間,以(yi)保(bao)證材(cai)料有足夠的(de)強度(du)。

　　為提高耐磨板的綜合性能及焊接、抗腐蝕等性能,應加入碳化物形成元素Cr、Mn、Mo。Cr、Mn、Mo還能提高材料的硬度和耐磨性。為提高耐磨板的韌性和淬透性還應加入Ni。故Cr、Mn、Mo、Ni為主加元素。但考慮成本,加入量不易過多。可以參考法鋼特種鋼材（上海）有限公司的進口耐磨鋼板JFE系列和DILLIDUR系列。