金屬材(cai)料的(de)破(po)壞主要有三種(zhong)形(xing)式：即斷裂、腐蝕(shi)和磨(mo)(mo)損(sun)。據統計，由磨(mo)(mo)損(sun)造成(cheng)的(de)經濟損(sun)失(shi)是相當驚人的(de)，美(mei)國(guo)約500億(yi)美(mei)元/年，德國(guo)300億(yi)馬(ma)克/年，我國(guo)每年因(yin)球磨(mo)(mo)機磨(mo)(mo)球磨(mo)(mo)損(sun)消(xiao)耗近200萬(wan)t，各(ge)種(zhong)破(po)碎機襯板消(xiao)耗近50萬(wan)t，軋輥消(xiao)耗近60萬(wan)t，各(ge)種(zhong)工程挖掘機、裝載機、輸送管道(dao)、破(po)碎機錘頭和鄂(e)板等消(xiao)耗超(chao)過50萬(wan)t，因(yin)此對耐(nai)磨(mo)(mo)的(de)研究具有十分重大的(de)意義(yi)。
低(di)合金高強度耐(nai)磨板(ban)(ban)的(de)研究是(shi)(shi)近(jin)幾十年(nian)開(kai)始的(de)，該鋼種具(ju)有良好(hao)的(de)可加工性(xing)能(neng)和(he)優良的(de)耐(nai)磨性(xing)能(neng)，使(shi)用壽命是(shi)(shi)傳統結(jie)構鋼板(ban)(ban)的(de)數(shu)倍，生產工藝簡單，一般采用軋后淬火加回火，或者通(tong)過控軋控冷工藝進(jin)行(xing)強化。日本、德國及瑞典等國的(de)一些鋼鐵公司都生產低(di)合金高強度耐(nai)磨板(ban)(ban)，我國在近(jin)10年(nian)才打破傳統16Mn鋼的(de)低(di)級別(bie)狀態，開(kai)始向經濟型和(he)高性(xing)能(neng)方向發展。
1.國內外低合金耐磨板生產現狀
目前國外生產耐磨板的(de)(de)著名廠(chang)家有(you)(you)瑞(rui)典奧(ao)克(ke)隆德(de)(de)、德(de)(de)國迪林根、德(de)(de)國蒂(di)森克(ke)虜伯、日本的(de)(de)JFE，其中，瑞(rui)典奧(ao)克(ke)隆德(de)(de)生產的(de)(de)HARDOX系(xi)列，硬度(du)達HB400、HB500、HB550和(he)HB600；德(de)(de)國迪林根的(de)(de)400V和(he)500V；德(de)(de)國蒂(di)森克(ke)虜伯的(de)(de)XAR400、XAR450、XAR500；日本的(de)(de)JFE—EH400和(he)EH500等。我國能生產低合金高強度(du)耐磨板(ban)的(de)(de)廠(chang)家主要(yao)有(you)(you)舞(wu)鋼(gang)、武(wu)鋼(gang)、寶(bao)鋼(gang)、南鋼(gang)等。鞍鋼(gang)也已開發出AM360、AM400及AM450耐磨板(ban)，但產品(pin)性能穩(wen)定性和(he)整(zheng)體品(pin)質(zhi)與國外產品(pin)相比還存在一定差距。
瑞典奧克隆德的(de)(de)(de)(de)HARDOX悍達(da)400和450是(shi)多用(yong)(yong)(yong)途的(de)(de)(de)(de)耐磨板(ban)(ban)，由(you)于其(qi)高(gao)韌(ren)性(xing)、良好的(de)(de)(de)(de)彎(wan)(wan)曲和焊接性(xing)能，在(zai)一(yi)些應(ying)用(yong)(yong)(yong)中也(ye)可(ke)用(yong)(yong)(yong)作(zuo)承載用(yong)(yong)(yong)途。HARDOX悍達(da)500是(shi)一(yi)種可(ke)彎(wan)(wan)曲和焊接的(de)(de)(de)(de)耐磨板(ban)(ban)，可(ke)應(ying)用(yong)(yong)(yong)于對耐磨性(xing)能要求更高(gao)的(de)(de)(de)(de)領域。HARDOX悍達(da)550是(shi)一(yi)種平均硬度(du)為550HB的(de)(de)(de)(de)耐磨板(ban)(ban)板(ban)(ban)，其(qi)韌(ren)性(xing)與HARDOX悍達(da)500相同，被應(ying)用(yong)(yong)(yong)于高(gao)磨損的(de)(de)(de)(de)場合(he)。當(dang)從(cong)HARDOX悍達(da)500鋼板(ban)(ban)升級到(dao)該產品時，在(zai)布氏硬度(du)上提高(gao)了50個單位(wei)，在(zai)不損失鋼板(ban)(ban)韌(ren)性(xing)的(de)(de)(de)(de)情況下延長了耐磨壽命；HARDOX悍達(da)600是(shi)世界(jie)上最硬的(de)(de)(de)(de)耐磨板(ban)(ban)板(ban)(ban)，硬度(du)值達(da)到(dao)600HB。
德國蒂(di)森克虜伯XAR系列耐磨板，硬度范圍覆蓋HB300-600，主要以Cr、Mo合金化。
德國迪林根DILLIDUR400、DILLIDUR500等(deng)系列耐磨板(ban)，布氏(shi)硬(ying)度(du)分別為HB400、HB500，厚度(du)范圍可覆蓋6-150mm，采用淬火(huo)+低溫回火(huo)工藝。
我國(guo)近年在低合(he)(he)金馬氏(shi)體(ti)耐磨(mo)板(ban)研(yan)究方面有(you)(you)很大進(jin)展(zhan)。低合(he)(he)金馬氏(shi)體(ti)鋼(gang)是采用(yong)Cr、Ni、Mo等元素合(he)(he)金化(hua)，然后通過(guo)淬火與低溫回火熱(re)處(chu)理，獲得回火馬氏(shi)體(ti)組織，如中國(guo)舞(wu)(wu)陽鋼(gang)廠(chang)生(sheng)產的WNM系列耐磨(mo)板(ban)是國(guo)內(nei)(nei)耐磨(mo)板(ban)的代(dai)表(biao)。舞(wu)(wu)陽鋼(gang)廠(chang)擁有(you)(you)先進(jin)水平的電爐(lu)(lu)(lu)(lu)冶煉(lian)(lian)、連(lian)鑄（模鑄）、軋制、熱(re)處(chu)理、精(jing)整短流程生(sheng)產線(xian)。主(zhu)體(ti)設(she)備(bei)有(you)(you)：4座90t、100t 超高功(gong)率電爐(lu)(lu)(lu)(lu)，5座90t、100t LF精(jing)煉(lian)(lian)爐(lu)(lu)(lu)(lu)，4座90t、100t VD真空爐(lu)(lu)(lu)(lu)，3臺1900mm、2500mm大型(xing)板(ban)坯連(lian)鑄機，9條鋼(gang)錠大型(xing)模鑄線(xian)，2座4100mm、4200mm寬厚板(ban)軋機和常化(hua)爐(lu)(lu)(lu)(lu)、淬火爐(lu)(lu)(lu)(lu)、外機爐(lu)(lu)(lu)(lu)、車(che)底爐(lu)(lu)(lu)(lu)等熱(re)處(chu)理爐(lu)(lu)(lu)(lu)群，具(ju)有(you)(you)500萬(wan)t鋼(gang)、360萬(wan)t寬厚板(ban)的生(sheng)產能力(li)(li)，是國(guo)內(nei)(nei)生(sheng)產耐磨(mo)板(ban)實力(li)(li)較強的企(qi)業。
與國(guo)(guo)內相比，國(guo)(guo)外能(neng)生產更高強(qiang)(qiang)度(du)(du)級別的耐磨(mo)板，布氏硬度(du)(du)覆蓋HB200-600，生產厚度(du)(du)規格覆蓋6-120mm的范圍(wei)，遠遠大于國(guo)(guo)內生產能(neng)力(li)最強(qiang)(qiang)的舞鋼(gang)8-80mm，而鞍鋼(gang)耐磨(mo)板目前只具有生產厚度(du)(du)為20-60mm的能(neng)力(li)，跟國(guo)(guo)內外先進水(shui)平都存在較大差距。
2.鞍鋼低合金耐磨板成分和組織設計特點
鞍鋼(gang)生產(chan)低合(he)金耐(nai)(nai)(nai)磨板(ban)AM360及AM400采用(yong)了Cr、Ni、Mo系列合(he)金化，通過(guo)淬火(huo)與(yu)低溫(wen)回火(huo)熱處理，獲得回火(huo)馬(ma)氏體組(zu)織。由于馬(ma)氏體的高(gao)(gao)密(mi)度(du)位錯、細(xi)小的孿(luan)晶、碳的偏聚以及馬(ma)氏體的間(jian)隙固溶，使馬(ma)氏體組(zu)織具(ju)(ju)(ju)有高(gao)(gao)強度(du)，其(qi)屈服(fu)強度(du)達1100MPa以上，硬(ying)度(du)值達到(dao)HB330-400，能滿(man)足一(yi)般機械構件的使用(yong)要求。但這種靠(kao)馬(ma)氏體基體硬(ying)度(du)來抗磨的耐(nai)(nai)(nai)磨板(ban)，在高(gao)(gao)應(ying)力(li)磨料磨損條件下，耐(nai)(nai)(nai)磨性顯(xian)得不(bu)夠。面(mian)對一(yi)些復雜工況(kuang)或(huo)者具(ju)(ju)(ju)有高(gao)(gao)沖擊(ji)應(ying)力(li)情況(kuang)下，需要進一(yi)步(bu)提高(gao)(gao)耐(nai)(nai)(nai)磨板(ban)的強度(du)和硬(ying)度(du)以及耐(nai)(nai)(nai)磨性，研(yan)制開發出具(ju)(ju)(ju)有更高(gao)(gao)硬(ying)度(du)級別的耐(nai)(nai)(nai)磨板(ban)。
具(ju)(ju)有(you)(you)良好耐磨(mo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)應(ying)能(neng)(neng)(neng)提(ti)供較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)硬度(du)(du)和(he)(he)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)，馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)具(ju)(ju)有(you)(you)高(gao)強(qiang)度(du)(du)和(he)(he)高(gao)硬度(du)(du)，但其(qi)(qi)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)不足(zu)，以下(xia)分析較(jiao)(jiao)高(gao)硬度(du)(du)組(zu)織(zhi)狀態(tai)(tai)的(de)(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)和(he)(he)耐磨(mo)性(xing)(xing)。傳統高(gao)錳(meng)耐磨(mo)板(ban)(ban)鑄態(tai)(tai)組(zu)織(zhi)是(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)+馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)+碳化(hua)物(wu)，水韌(ren)(ren)(ren)處理(li)后為單(dan)一(yi)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)，高(gao)錳(meng)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)主(zhu)要特(te)征是(shi)屈服強(qiang)度(du)(du)低，具(ju)(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)和(he)(he)加工硬化(hua)能(neng)(neng)(neng)力，即在(zai)(zai)強(qiang)烈的(de)(de)(de)沖擊載荷或擠壓載荷下(xia)，受(shou)力表面被加工硬化(hua)，從而(er)具(ju)(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)(de)耐磨(mo)性(xing)(xing)，但它的(de)(de)(de)使(shi)用范(fan)圍(wei)受(shou)到限制。低合金鋼(gang)(gang)中(zhong)淬硬態(tai)(tai)的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)有(you)(you)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)(he)未溶碳化(hua)物(wu)等。有(you)(you)資料表明：板(ban)(ban)條馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)準(zhun)解理(li)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)時(shi)(shi)消耗(hao)較(jiao)(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)功，從而(er)提(ti)高(gao)了韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)，而(er)片(pian)(pian)狀馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)時(shi)(shi)伴有(you)(you)的(de)(de)(de)微(wei)裂(lie)紋造(zao)成片(pian)(pian)狀馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)脆性(xing)(xing)，因此(ci)板(ban)(ban)條馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)高(gao)于(yu)片(pian)(pian)狀馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。下(xia)貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)以不同(tong)位向(xiang)的(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)板(ban)(ban)條為最小斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)單(dan)元，其(qi)(qi)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)相同(tong)硬度(du)(du)的(de)(de)(de)回(hui)火馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)高(gao)，也(ye)高(gao)于(yu)上貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)基本(ben)相板(ban)(ban)條極細(xi)，碳含量(liang)較(jiao)(jiao)高(gao)，碳化(hua)物(wu)多(duo)是(shi)以微(wei)細(xi)顆(ke)粒均勻分布在(zai)(zai)基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)上，組(zu)織(zhi)內(nei)應(ying)力較(jiao)(jiao)低，具(ju)(ju)有(you)(you)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)抗變形能(neng)(neng)(neng)力，其(qi)(qi)耐磨(mo)性(xing)(xing)高(gao)于(yu)回(hui)火馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)。殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)存(cun)在(zai)(zai)于(yu)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)板(ban)(ban)條或馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)片(pian)(pian)間(jian)，也(ye)存(cun)在(zai)(zai)于(yu)下(xia)貝(bei)(bei)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)中(zhong)，因其(qi)(qi)能(neng)(neng)(neng)使(shi)應(ying)力松馳，阻(zu)礙(ai)裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan)，材料斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)時(shi)(shi)吸收能(neng)(neng)(neng)量(liang)增(zeng)加，而(er)使(shi)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)改善。未溶碳化(hua)物(wu)會引起應(ying)力集(ji)中(zhong)，形成裂(lie)紋源，有(you)(you)利于(yu)裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan)，加速脆斷(duan)(duan)(duan)，降低韌(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)。
不(bu)同(tong)組織的(de)(de)(de)耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)取決(jue)于(yu)(yu)硬度(du)和韌性(xing)(xing)，在接近硬度(du)下韌性(xing)(xing)良好(hao)的(de)(de)(de)組織相應(ying)也有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)。資料表明：板條(tiao)(tiao)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)優于(yu)(yu)片(pian)狀馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)；下貝氏(shi)體(ti)(ti)(ti)耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)高于(yu)(yu)相同(tong)硬度(du)的(de)(de)(de)回(hui)火馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。殘(can)(can)余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)取決(jue)于(yu)(yu)磨(mo)(mo)損類(lei)型：在低應(ying)力(li)磨(mo)(mo)損下，殘(can)(can)余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)增(zeng)多，硬度(du)降低，耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)下降。高應(ying)力(li)與沖擊(ji)不(bu)大(da)(da)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)損條(tiao)(tiao)件下，殘(can)(can)余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)增(zeng)加，可(ke)抑(yi)制裂紋(wen)形成(cheng)和擴展，阻礙變形和剝層(ceng)疲勞磨(mo)(mo)損。而提高耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)，在較大(da)(da)沖擊(ji)條(tiao)(tiao)件下，如大(da)(da)磨(mo)(mo)機中的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)球，過多殘(can)(can)余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)對耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)不(bu)利，因在沖擊(ji)變形中殘(can)(can)余奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)發生馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相變，體(ti)(ti)(ti)積(ji)膨脹，應(ying)力(li)集中而發生脆性(xing)(xing)剝落。在M/A基體(ti)(ti)(ti)中分布細(xi)小彌散碳(tan)化(hua)物(wu)對耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)有(you)(you)利，而在基體(ti)(ti)(ti)中分布大(da)(da)塊未溶(rong)碳(tan)化(hua)物(wu)。在高應(ying)力(li)較大(da)(da)沖擊(ji)下碳(tan)化(hua)物(wu)作(zuo)為(wei)裂紋(wen)源引起脆性(xing)(xing)斷裂剝落，對耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)(xing)不(bu)利。
根據(ju)以(yi)上分析，低(di)合金(jin)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)(mo)板(ban)應通(tong)過合金(jin)控制和熱處(chu)理獲得(de)(de)如下(xia)類(lei)型的組(zu)織(zhi)狀態：板(ban)條馬氏(shi)(shi)體+板(ban)條間殘余奧氏(shi)(shi)體的組(zu)織(zhi)，可(ke)由淬火(huo)+低(di)溫(wen)回火(huo)獲得(de)(de)。鞍(an)鋼(gang)AM360、AM400就是(shi)按(an)照(zhao)這種(zhong)方法生產(chan)。下(xia)貝氏(shi)(shi)體或貝氏(shi)(shi)體+馬氏(shi)(shi)體的復合組(zu)織(zhi)，可(ke)通(tong)過等溫(wen)處(chu)理或連續(xu)冷卻獲得(de)(de)。由于這種(zhong)組(zu)織(zhi)的耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)(mo)性(xing)高于單純馬氏(shi)(shi)體組(zu)織(zhi)的耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)(mo)性(xing)，鞍(an)鋼(gang)將AM450以(yi)上級別的耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)(mo)板(ban)設計成貝氏(shi)(shi)體+馬氏(shi)(shi)體的復合組(zu)織(zhi)。