我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富:如鑰礦、金礦、鐵礦及銅礦、鉛礦、鋁礦、水泥及耐火材料等。耐磨零件消耗量大，再加上面粉機(jī)械(面輥)、榨油機(jī)械(如榨螺)、飼料粉碎機(jī)械(如錘片)、顆粒飼料成型模、軋鋼機(jī)械(如軋輥、輥環(huán)、滾動(dòng)導(dǎo)衛(wèi)等)、塑料橡膠機(jī)械、造紙機(jī)械等行業(yè)。耐磨材料的使用幾乎遍布冶金、礦山、建材、火電及機(jī)械行業(yè)的各個(gè)部門，種類繁多，數(shù)量巨大，年消耗耐磨材料在 100多萬(wàn)噸以上，耗資60多億元人民幣。由于國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期受傳統(tǒng)觀念的影響，絕大多數(shù)耐磨零件生產(chǎn)企業(yè)仍然生產(chǎn)已被國(guó)外淘汰了的高錳鋼耐磨件。高錳鋼雖然具有良好的韌性，但在沖擊力不大的工況條件下，由于沖擊力不足而不能產(chǎn)生加工硬化，使其耐磨性不能得到充分發(fā)揮，使用壽命遠(yuǎn)低于國(guó)外同類產(chǎn)品的使用壽命。根據(jù)國(guó)家“九五”提出的節(jié)能節(jié)材指導(dǎo)精神，研究開發(fā)新型耐磨材料更具有現(xiàn)實(shí)意義。以下為多年來(lái)致力于耐磨材料研究的成果，獻(xiàn)給讀者，希望給社會(huì)、給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。這也是我們編寫這部書的宗旨。
I.碳
碳含量對(duì)低合金耐磨鑄鋼組織和性能影響較大，低合金耐磨鑄鋼一般都在悴火回火狀態(tài)下使用，在其他合金元素不變的前提下，改變碳含量，其組織和性能會(huì)發(fā)生根本性的變化。水淬低合金耐磨鋼的碳含雖一般不可低于w(C)0.27%,碳含量小于w (C)0.27%雖然可獲得板條馬氏體+殘留奧氏體或板條馬氏體+貝氏體+殘留奧氏體組織和良好的塑韌性，但淬火后耐磨鋼的硬度較低(45HRC), 耐磨性不足。碳含量大于w(C)0.33%時(shí)，硬度增加不多，但韌性急劇降低。當(dāng)耐磨鋼的碳含量大于二(C)0.38%時(shí)，水淬出現(xiàn)淬火裂紋，惡化耐磨鋼的使用性能。所以，水淬低合金耐磨鋼的最佳碳含量范圍可控制在w(C)0.28%一0.33%，這時(shí)低合金耐磨鋼既可獲得較高的硬度49 --- 51 HRC，同時(shí)又可獲得最佳的強(qiáng)韌性配合。
2.硅
si是縮小7相區(qū)的元素，使A3點(diǎn)(aFe-),Fe同素異型轉(zhuǎn)變點(diǎn))上升，A;點(diǎn) (yFe~一8Fe同素異類轉(zhuǎn)變點(diǎn))降低，s點(diǎn)左移，幾乎不影響K點(diǎn)。si雖然升高 A3，有利于下一。轉(zhuǎn)變，但由于Si能溶于Fe3C，使?jié)B碳體不穩(wěn)定，阻礙滲碳體的析出和聚集，因而提高鋼的淬透性和回火抗力。但硅對(duì)淬透性的影響遠(yuǎn)低于Mn, Cr。大部分Si溶于鐵素體中，強(qiáng)化作用很大，能顯著提高鋼的屈服強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和硬度，它比Mn鋼的強(qiáng)度更大，耐磨性更好。當(dāng)w(Si)1.0%時(shí)，并不降低塑性; 二(SO 1.5%時(shí)不增加回火脆性。在馬氏體耐磨鋼中，Si一般不大于w(Si) 1.5%。否則，鋼的韌性大大降低，并增加回火脆性。Si強(qiáng)烈降低鋼的導(dǎo)熱性，促使鐵素體在加熱過(guò)程中晶粒粗化，增大鋼的過(guò)熱敏感性和鑄件的熱裂傾向。一般低合金馬氏體耐磨鋼中的硅含量可控制在w(Si)0.8%一1.4%0
在中低碳貝氏體鋼中，硅具有強(qiáng)烈抑制碳化物析出的作用。在從點(diǎn)以上進(jìn)行空冷或等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，鐵素體自?shī)W氏體晶界向晶粒內(nèi)部長(zhǎng)大。在此溫度范圍，碳原子有一定的擴(kuò)散能力，部分碳原子通過(guò)鐵素體一奧氏體相界面向奧氏體擴(kuò)散，在鐵素體板條間形成富碳的奧氏體薄膜。硅強(qiáng)烈抑制碳化物析出使富碳奧氏體具有高的穩(wěn)定性，從溫度低于室溫。等溫轉(zhuǎn)變及隨后的冷卻過(guò)程中，沒(méi)有碳化物析出，也不發(fā)生奧氏體分解，而是獲得鐵素體和富碳奧氏體的雙相組織。當(dāng)鋼中硅含量較高時(shí)(大于二(Si)1.6%)，中低碳貝氏體鋼的韌性顯著提高。當(dāng)硅量達(dá)到二(SO 2.4%時(shí)，鋼的硬度明顯下降。由于硅對(duì)碳化物析出的阻礙作用，使未轉(zhuǎn)變的奧氏體富碳，而得到無(wú)碳化物貝氏體，鐵素體條片間或片內(nèi)的殘留奧氏體取代了滲碳體，消除了滲碳體的有害作用。但硅在貝氏體鑄鋼中也存在不利影響，特別是對(duì)鑄態(tài)組織，由于鋼液的樹枝狀結(jié)晶方式，使枝干和枝間存在著明顯的成分不一致，枝晶干的碳、硅、錳、鉻含量較低，轉(zhuǎn)變時(shí)先形成貝氏體和馬氏體。而枝晶間的碳、硅、錳、鉻含量較高，使氏和M，都低于由鋼成分所確定的值。所以，在鑄態(tài)組織枝晶間存在相當(dāng)數(shù)量的塊狀殘留奧氏體，這對(duì)貝氏體鋼的沖擊韌度是有害的。在中低碳貝氏體鋼中，硅含量應(yīng)控制在w(Si)1.6% -2.0%范圍內(nèi)。
在高碳貝氏體鋼中，硅的作用與中低碳貝氏體類似，只是硅的范圍提高了。硅含量在二(Si)1.85%---3.8%時(shí)，高碳貝氏體鋼的硬度幾乎不變，沖擊韌度先逐漸升高，后有所下降，在w(Si)2.6%達(dá)到最大值，抗拉強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)硅含量低于 w(SO 1.85%時(shí)，由于硅抑制碳化物的作用較弱，在等溫轉(zhuǎn)變過(guò)程中首先在奧氏體晶界析出貝氏體，未轉(zhuǎn)變的奧氏體在隨后的冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，因此具有高的強(qiáng)度、硬度，而沖擊韌度較低。當(dāng)硅含量提高到w (Si) 2.64%左右時(shí)，硅抑制碳化物析出作用顯著增強(qiáng)，使貝氏體生長(zhǎng)時(shí)排除的碳富集到奧氏體中，提高了奧氏體的穩(wěn)定性，其顯微組織為板條狀貝氏體和其間分布的富碳?xì)埩魥W氏體組成。材料強(qiáng)度有所下降，沖擊韌度提高。但硬度不變。當(dāng)鋼中碳含量提高到w(C)3.8%左右時(shí)，組織中出現(xiàn)了大量的未轉(zhuǎn)變奧氏體組織，導(dǎo)致貝氏體鋼的強(qiáng)度和沖擊韌度下降。只有提高奧氏體化溫度，使奧氏體中的碳迅速均勻化，才能避免未轉(zhuǎn)變奧氏體的穩(wěn)定性，其顯微組織為板條狀貝氏體和其間分布的富碳?xì)埩魥W氏體組成。材料強(qiáng)度有所下降，沖擊韌度提高。但硬度不變。當(dāng)鋼中碳含量提高到w(C)3.8%左右時(shí)，組織中出現(xiàn)了大量的未轉(zhuǎn)變奧氏體組織，導(dǎo)致貝氏體鋼的強(qiáng)度和沖擊韌度下降。只有提高奧氏體化溫度，使奧氏體中的碳迅速均勻化，才能避免未轉(zhuǎn)變奧氏體的出現(xiàn)。但過(guò)高的奧氏體化溫度可導(dǎo)致貝氏體鐵素體粗化，影響貝氏體鋼的力學(xué)性能。因此，高碳貝氏體鋼的硅含量一般可控制在二(C)2.5%-2.7%之間。
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