機(jī)械零件的失效中，約有80%是由于各種形式的磨損引起或誘發(fā)的。磨損失效既造成大量的資源浪費(fèi)，還可能直接造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。機(jī)械零件不僅要求具有較高的耐磨性，而且必須具備較高的沖擊韌性，這樣才能滿足現(xiàn)代機(jī)械工程的需要。因此，結(jié)合現(xiàn)代軋制工藝開發(fā)新一代馬氏體組織耐磨板，制備出高強(qiáng)度高韌性的低碳微合金耐磨材料是減少機(jī)械零件失效的重要途徑。
根據(jù)耐磨板的性能要求，設(shè)計(jì)合理的耐磨板化學(xué)成分，采用中C、低Mn、Si、Nb、Ni、Cr、Mo、V、B等元素進(jìn)行合金化，使鋼通過淬火后具有較高的硬度和足夠的塑性、韌性，確保材料具有良好的淬透性、淬硬性以及耐磨性能。耐磨板中各元素的具體作用如下：
碳。碳是影響耐磨板強(qiáng)度、硬度、韌性及淬透性的重要元素，也是影響鋼顯微組織最為重要的元素。隨著碳含量增加，鋼的硬度增加，沖擊韌性顯著下降，耐磨性逐漸提高。
錳。錳和鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，強(qiáng)烈增加鋼的淬透性，淬火后易得到馬氏體組織。由于錳的強(qiáng)化作用，使基體和碳化物得以強(qiáng)化，從而提高了剛度和硬度。
硅。硅是以固溶體形態(tài)存在于奧氏體中，可以提高鋼中固溶體的強(qiáng)度，從而提高鋼的耐磨性能，但硅含量過高將顯著降低鋼的塑性、韌性和延展性。
鉻。鉻有利于鋼的固溶強(qiáng)化并適宜碳化物的形成，進(jìn)而提高鋼的高溫強(qiáng)度、硬度和耐磨性等。鉻增加鋼的淬透性，尤其與錳、硅合理搭配能大大提高淬透性，但同時(shí)也增加鋼的回火脆性傾向。
鎳。鎳是形成和穩(wěn)定奧氏體的主要合金元素，加入一定的鎳可提高淬透性，使鋼的組織在常溫下保留少量殘余奧氏體，以提高其韌性。
鉬。鉬在低合金耐磨板中能夠有效地細(xì)化組織，防止回火脆性的發(fā)生，在熱處理時(shí)能強(qiáng)烈抑制奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，穩(wěn)定熱處理組織，改善沖擊韌性。
硼。微量硼可吸附在奧氏體晶界上，降低晶界的能量，提高鋼的淬透性，可在錳的配合下獲得空冷貝氏體鋼。
鈦、釩。微合金化元素鈦、釩均是通過細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化提高強(qiáng)度，但每種元素的作用機(jī)理及強(qiáng)化程度不同。微合金元素的復(fù)合加入被證明對鋼的性能影響比單個(gè)元素加入要大得多，這是由于元素之間相互作用的結(jié)果。
通過優(yōu)化耐磨板的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，充分考慮各合金元素之間的相互作用，得到了兩種強(qiáng)度等級的馬氏體耐磨板材料。初步研究結(jié)果表明，這兩種細(xì)化的馬氏體板條組織可以在控軋控冷兩階段軋制過程中獲得，簡化了工藝，兩種組織沒有明顯的區(qū)別。