摩擦和磨損是與機(jī)械設(shè)備整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)有關(guān)的復(fù)雜過(guò)程，影響因素很多，相應(yīng)地減少摩擦和提高耐磨性的措施也是多方面。然而，摩擦和磨損畢竟是發(fā)生在材料的表面層，因此，材料本身的特性是一個(gè)最基本的影響因素。隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越來(lái)越高，受摩擦的零件被磨損的速度也越來(lái)越快，其使用壽命越來(lái)越成為影響現(xiàn)代設(shè)備（特別是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)生產(chǎn)線）生產(chǎn)效率的重要因素。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械裝備及其零件的磨損所造成的經(jīng) 濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值4%左右。因此，解決磨損 和延長(zhǎng)部件的使用壽命成為設(shè)計(jì)、制造和使用各種 機(jī)械設(shè)備時(shí)所需要考慮的首要問(wèn)題，耐磨材料已成 為影響現(xiàn)代生產(chǎn)效率的重要因素。
近幾十年來(lái)，高強(qiáng)度耐磨鋼的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用發(fā)展很快。這類鋼是在低合金高強(qiáng)度可焊接鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，耐磨性能好，使用壽命可達(dá)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼板的數(shù)倍;生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單，一般采用軋后直接淬火加回火，或通過(guò)控軋、控冷工藝進(jìn)行強(qiáng)化。
當(dāng)前國(guó)外生產(chǎn)耐磨鋼板的著名廠家和產(chǎn)品有：德國(guó)迪林根的 400V 和 500V；德國(guó)蒂森克虜伯（TKS）的 XAR400、 XAR450、XAR500；日本JFE 的 EH360、EH400 和 EH500等。瑞典鋼鐵奧克隆德有限公司是SSAB瑞典鋼鐵集團(tuán)的成員之一，擁有全球領(lǐng)先的淬火和回火高端技術(shù)，是世界最大的耐磨鋼板和超高強(qiáng)度鋼板制造商，在世界淬火中厚鋼板市場(chǎng)中占據(jù)60％的份額。20世紀(jì)60年代中期，德國(guó)TKS生產(chǎn)的具有高耐磨性能的特殊結(jié)構(gòu)鋼板經(jīng)淬火或調(diào)質(zhì)熱處理，具有致密的馬氏體或馬氏體-貝氏體顯微結(jié)構(gòu)，鋼板厚度最大可達(dá)100 mm。日本JFE20世紀(jì)50年代中 期開(kāi)始生產(chǎn)和銷售JFE EVERHARD系列耐磨鋼板， 除傳統(tǒng)級(jí)別外，還成功研發(fā)了超級(jí)耐磨鋼EH-SP， 其耐磨性能已超過(guò)布氏硬度500級(jí)的鋼板。
耐磨鋼的研究現(xiàn)狀
1 準(zhǔn)貝氏體高強(qiáng)耐磨鋼
20世紀(jì)80年代，康沫狂教授提出了“準(zhǔn)貝氏體” 這一概念，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了大量研究。通過(guò)研究表明，準(zhǔn)貝氏體鋼的組織由貝氏體、鐵素體和殘余奧氏體組成，具有較高的強(qiáng)度和韌性，而碳化物的存在，嚴(yán)重影響了鋼的性能。在準(zhǔn)貝氏體鋼中加入Si、Al等合金元素，能有效阻止碳化物的出現(xiàn)。準(zhǔn)貝氏體組織中的殘余奧氏體是碳的過(guò)飽和固溶體，磨損時(shí)在外力作用下部分殘余奧氏 體發(fā)生誘發(fā)馬氏體相變，形成高碳馬氏體，形成硬質(zhì)點(diǎn)。準(zhǔn)貝氏體類似于低碳馬氏體，具有良好的強(qiáng) 韌性和較高的破斷抗力，硬質(zhì)點(diǎn)耐磨，基體破斷抗力高，磨粒不易斷裂和脫落，使耐磨性提高。
2 無(wú)碳化物貝氏體鑄鋼
研制的牌號(hào)為ZG28CrMnSiNi大型裝載機(jī)齒條無(wú)碳化物貝氏體鑄鋼熱處理后的力學(xué)性能。可以看出，無(wú)碳化物貝氏體鋼正火回火處理后具有較高的強(qiáng)度，硬度HRC在42~43，油淬后強(qiáng)度較高，硬度HRC在47~49，而且油冷后鑄件具有較高強(qiáng)度的同時(shí)，還具有較高的沖擊韌度。分析不同冷卻方式下強(qiáng)度和韌性變化的原因?yàn)?，正火處理材料的?qiáng)度和沖擊韌度同油淬相比較低，可能與空冷的冷卻速度較小，晶粒細(xì)化程度不大有關(guān)，而油冷時(shí)冷卻速度較快，板條馬氏體組織細(xì)化。透射顯微鏡分析表明，淬火獲得的細(xì)化的馬氏體板條之間分布一定數(shù)量的殘余奧氏體薄膜，配合低溫回火可以提高奧氏體膜的穩(wěn)定性，提高材料的強(qiáng)度、韌性及其耐磨性。研制的無(wú)碳化物貝氏體鋼鑄造的齒條在國(guó)內(nèi)某大型露天煤礦的裝載機(jī)使用取得良好的使用結(jié)果。
3 馬氏體耐磨鋼
低合金馬氏體鋼采用Cr、Ni和Mo等元素合金 化，得到組織為高硬度高強(qiáng)度以及較好韌性的馬氏體組織，熱處理工藝為淬火加回火。低合金耐磨鋼 過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn)定，回火是為了降低或消除淬火引起的殘余應(yīng)力及提高材料的塑韌性，降低其脆性，獲得硬度、塑性和韌性的適當(dāng)配合。低合金馬氏體 鋼中具有高硬度的高位錯(cuò)板條狀馬氏體，能夠較好 地抵抗磨損時(shí)裂紋的擴(kuò)展，同奧氏體高錳鋼相比，在中等沖擊磨損條件下，該鋼種具有優(yōu)越的綜合機(jī)械性能。但缺憾之處在于它主要靠馬氏體基體硬 度來(lái)抗磨，在高應(yīng)力磨料磨損條件下，耐磨性提高不多，同時(shí)，其對(duì)化學(xué)成分控制和熱處理工藝要求也較高。
在各種合金耐磨鋼領(lǐng)域, 國(guó)內(nèi)已取得可喜的發(fā)展, 研制出相當(dāng)數(shù)量的鋼種, 今后的工作方向有以下幾個(gè)方面。
(1) 系列化。一方面建立從低碳到高碳; 從簡(jiǎn)單成分到復(fù)雜成分; 從無(wú)沖擊低應(yīng)力, 到大沖擊高應(yīng)力工況應(yīng)用的低、中合金耐磨鋼系列。一方面通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、調(diào)整成分，進(jìn)一步提高現(xiàn)有鋼種的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍
(2) 優(yōu)化篩選。從資源、能源、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)多方面綜合考慮篩選出符合我國(guó)資源, 節(jié)約能源消耗, 具有 經(jīng)濟(jì)效益, 技術(shù)可靠, 性能優(yōu)越的低、中合金耐磨鋼種。
(3) 推廣應(yīng)用。大力推廣優(yōu)選成熟的、有發(fā)展前途的鋼種, 充分發(fā)揮各種合金耐磨鋼的作用。