低合金耐磨鋼的研究與應(yīng)用

張純

摘 ?要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的損耗不斷增加，這既造成了資源上的浪費，又影響到了生產(chǎn)效率的進一步提高。因此，加強耐磨性能良好的金屬耐磨材料的研究，對于實現(xiàn)我國經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。目前，國內(nèi)對耐磨材料的研究已是十分普遍，但對合金含量低、綜合性能良好的低合金耐磨鋼的研究還遠遠不夠，基于此，本文就低合金馬氏體鋼、貝氏體鋼、復(fù)相鋼等幾種典型低合金耐磨鋼展開研究，希望為我國經(jīng)濟社會的健康發(fā)展提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：低合金耐磨鋼;研究;應(yīng)用

近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對各種新型材料的研究越來越深入，尤其是耐磨材料，因為材料的磨損在工業(yè)化生產(chǎn)中會造成不可估量的經(jīng)濟損失，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，許多發(fā)達國家大約三分之一的能源損耗是由磨損造成的。因此，各國都加大了耐磨損材料的研究力度。目前，應(yīng)用最為廣泛的有高錳鋼、高鉻鑄鐵等。其中，高錳鋼雖然在耐磨性能上比較突出，但對工況有著比較高的要求，在使用初期磨損是非常嚴重的，也就使得相關(guān)材料的整體性能無法完全發(fā)揮出來。所以說，未來需進一步研究耐磨性能良好、對工況要求低的低合金耐磨鋼，這對于我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展有著重要意義。

1低合金馬氏體鋼

研究發(fā)現(xiàn)，在鑄鋼中加入某種合金元素，就能夠成功獲得某種性能優(yōu)良、耐磨效果好，且成本可控的耐磨鋼，這已經(jīng)成為耐磨材料領(lǐng)域的一個關(guān)鍵性研究方向。其中，低合金馬氏體鋼就是一個比較典型的例子。它是利用Cr等元素制造而成，并通過淬火等處理，進而獲得性能穩(wěn)定的低合金耐磨鋼。由于其中存在的馬氏體有著非常高的硬度，能夠較好的抗磨損，同時可以有效避免裂紋的擴散，因此，該材料在實際生產(chǎn)中獲得了比較廣泛的應(yīng)用。

在中等磨損條件下，低合金馬氏體鋼有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，尤其在綜合力學(xué)性能方面遠遠優(yōu)于高錳鋼，但其主要是通過馬氏體的硬度來實現(xiàn)抗磨損，在特定的工作條件下，耐磨性能也就受到了很大的限制。此外，在生產(chǎn)過程中，該種材料對熱處理工藝的要求是比較高的，工藝上一旦出現(xiàn)失誤就容易引發(fā)意外，比如產(chǎn)品的開裂等;再就是，回火溫度控制失當(dāng)，會使其向回火托氏體過渡，其在耐磨性能方面將大大降低。

經(jīng)過近些年的研究發(fā)現(xiàn)，如果適當(dāng)?shù)脑黾硬牧现刑肌⑩挼暮浚瑫沟米罱K的強度、耐磨性得到明顯的提升。這顯然為我們指明了低合金馬氏體鋼的一個重要研究方向，也就是通過引入第二相強化，增強材料的總體性能。不過，由于技術(shù)方面的限制，對此的研究還有很多不足，在技術(shù)上還需進一步提高。

2低合金貝氏體鋼

近年來，對于貝氏體鋼的研究逐步深入，且已經(jīng)引發(fā)了學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域的高度重視，而且在工業(yè)生產(chǎn)中也得到了一定程度的應(yīng)用。

上世紀中期，英國學(xué)者首先提出了Mo-B系空冷貝氏體鋼。這兩種成分的結(jié)合，獲得了意想不到的效果，可以使鋼在特定條件下獲得貝氏體組織。不過，考慮到成本方面的巨大壓力，該材料的發(fā)展受到很大限制，并未獲得實際方面的廣泛應(yīng)用。隨著改革開放的深入，通過學(xué)習(xí)國外先進的材料技術(shù)，我國在高性能材料方面的研究也取得了非常多的突破，有學(xué)者在研究中，突破了以往的設(shè)計思想，提出了高性能的Mn-B系空冷貝氏體鋼。還有學(xué)者經(jīng)過多年的研究，成功推出了準(zhǔn)貝氏體鋼。與其他材料相比，其具有更好的韌性以及力學(xué)性能，在實際生產(chǎn)中有著極高的應(yīng)用價值。

3低合金復(fù)相鋼

（1）奧氏體-貝氏體鋼。它是近年來新出現(xiàn)的一種高性能耐磨材料，在強度、韌性方面都表現(xiàn)得較為突出。該材料是利用殘留的奧氏體組織，在高應(yīng)力的操作條件下，由于變形等因素而實現(xiàn)馬氏體相變，進而獲得了較高的耐磨性。此外，該材料在實際使用中還表現(xiàn)出較為理想的塑性，是一種綜合性能極為突出的耐磨鋼。

（2）貝氏體-馬氏體鋼。自從人們發(fā)現(xiàn)貝氏體-馬氏體的結(jié)合在韌性方面均優(yōu)于單獨的某一種組織以來，很多研究者都對這種組織進行了較為深入的探索和研究。試驗數(shù)據(jù)證明，在馬氏體基體上分布一定的下貝氏體，可在確保較高強度的基礎(chǔ)上，大大提升材料的塑性，以及抗沖擊能力，同時還可以實現(xiàn)抗磨損性能的提高。因此，在生產(chǎn)實際中，通過技術(shù)上的大膽創(chuàng)新，在一定的工藝條件下獲得復(fù)合組織，是耐磨材料領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。

4低合金耐磨鋼的未來展望

實踐證明，低合金耐磨鋼有著耐磨性能良好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而且，隨著科技的持續(xù)進步，以及新型材料的不斷出現(xiàn)，低合金耐磨鋼的研究取得了越來越多的成就，在生產(chǎn)實踐中體現(xiàn)出了越來越重要的價值。但同時我們也必須意識到，當(dāng)前對于低合金耐磨鋼的研究還存在著很多技術(shù)上的不足，有待廣大研究者去思考、去解決。通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，我們應(yīng)重點從如下幾個方面入手：

（1）通過在材料中添加具有特定性能的合金元素，研究出新的、性能更為突出的耐磨材料，以此實現(xiàn)對材料強度、耐磨性能的進一步強化。

（2）隨著信息技術(shù)以及計算機技術(shù)的發(fā)展，我們必須認識到這些技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，通過計算機來模擬生產(chǎn)過程，及時發(fā)現(xiàn)某一生產(chǎn)工藝下的問題與缺陷，選擇最為合理的生產(chǎn)工藝，不僅可以降低生產(chǎn)成本，還可以提升產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

（3）開發(fā)、設(shè)計新的低合金耐磨梯度材料，以及將各種新型理論應(yīng)用到材料生產(chǎn)當(dāng)中，推出新的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)，也將是未來耐磨材料研究的重點。

5結(jié)語

總的來說，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中需要用到各種新型材料，尤其是耐磨材料更是有著極高的應(yīng)用價值，不僅可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。因此，國內(nèi)外學(xué)者都在加強金屬耐磨材料的研究，且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在鑄鋼中加入某種合金元素，就能夠成功獲得性能優(yōu)良、耐磨效果好，且成本可控的耐磨鋼，這已經(jīng)成為耐磨材料領(lǐng)域的一個重要研究方向。雖然通過近些年的研究，取得了一定的成績，但由于技術(shù)以及生產(chǎn)工藝上的限制，對于合金含量低、耐磨性能良好的低合金耐磨材料的研究還不夠深入，因此，本文對幾種典型低合金耐磨鋼進行了研究，希望為相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供一定參考。

參考文獻

[1] ?劉春明，苗雋，王立軍. 低合金耐磨鋼的組織與性能[J]. 材料與冶金學(xué)報，2014，13（2）：92-102.

[2] ?鄭健，鄧想濤，王昭東，et al. Nb元素對低合金耐磨鋼組織性能的影響[J]. 軋鋼，2018，35（2）：12-14.

[3] ?王松，梁亮. 熱處理工藝對低合金耐磨鋼冷彎性能的影響[J]. 漣鋼科技與管理，2018（2）：27-31.