在我國礦山、冶金、電力等行業的設備中，廣泛應用的耐磨材料是高錳鋼和少量的低合金耐磨鋼板、奧－貝球鐵以及高鉻鑄鐵。由于奧氏體高錳鋼的初始硬度很低，其耐磨性完全依賴于使用過程中的加工硬化效應，耐磨特性只有在高沖擊負荷的工作條件下才能表現出來。在實際應用條件下，奧氏體高錳鋼不能或不能完全加工硬化，其耐磨特性不能得到充分發揮，有時甚至低于普通碳鋼。低合金耐磨鋼板生產工(gong)藝(yi)復雜、成(cheng)本高，耐磨(mo)(mo)性(xing)沒(mei)有明顯優勢(shi)。奧(ao)-貝球(qiu)鐵韌性(xing)低，不適(shi)應(ying)于有較大沖(chong)(chong)擊(ji)的(de)(de)磨(mo)(mo)損領域，同(tong)時石墨(mo)球(qiu)在沖(chong)(chong)擊(ji)磨(mo)(mo)損條件下不但不能(neng)起到自潤(run)滑作用，而且(qie)會成(cheng)為影(ying)響其使用壽命的(de)(de)裂紋擴展源，耐磨(mo)(mo)性(xing)能(neng)受到了很大影(ying)響。高鉻鑄鐵也存在韌性(xing)低，不適(shi)應(ying)于沖(chong)(chong)擊(ji)磨(mo)(mo)損的(de)(de)缺點。

近年來，以硅(gui)(gui)(gui)(gui)為主(zhu)要合金元素，利用(yong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)在等(deng)溫轉變過程(cheng)中(zhong)強(qiang)烈抑制碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)析出的(de)(de)特點(dian)進行等(deng)溫淬火(huo)，得到由無(wu)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)貝(bei)氏體(ti)和被碳(tan)、硅(gui)(gui)(gui)(gui)穩定(ding)化(hua)(hua)了(le)的(de)(de)奧氏體(ti)組(zu)成的(de)(de)奧-貝(bei)雙(shuang)相(xiang)組(zu)織，這種組(zu)織具有優(you)異的(de)(de)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。但是(shi)，高硅(gui)(gui)(gui)(gui)耐(nai)磨鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)內在質(zhi)量與鋼(gang)(gang)液的(de)(de)純凈度(du)有很大關系，鋼(gang)(gang)水中(zhong)的(de)(de)非金屬夾雜物(wu)會導致產品(pin)(pin)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)惡化(hua)(hua)及內在品(pin)(pin)質(zhi)的(de)(de)下降(jiang)，從而導致氣孔的(de)(de)形成及鑄(zhu)(zhu)件致密(mi)度(du)的(de)(de)降(jiang)低。另外，高硅(gui)(gui)(gui)(gui)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)成分，特別是(shi)wSi和wc對高硅(gui)(gui)(gui)(gui)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)斷裂韌性(xing)(xing)和疲勞性(xing)(xing)能(neng)(neng)影響較大，不(bu)利于高硅(gui)(gui)(gui)(gui)強(qiang)韌鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)開發。鑒于此(ci)，本文進一步優(you)化(hua)(hua)了(le)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)成分，采用(yong)先進的(de)(de)熱處(chu)理工藝，消除了(le)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)生產中(zhong)存在的(de)(de)等(deng)溫淬火(huo)溫度(du)穩定(ding)性(xing)(xing)差、產品(pin)(pin)性(xing)(xing)能(neng)(neng)波動大等(deng)不(bu)足(zu)，獲得了(le)新型高硅(gui)(gui)(gui)(gui)耐(nai)磨鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)。

高(gao)(gao)硅(gui)(gui)鑄鋼(gang)(gang)成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)原則是在(zai)滿(man)足等溫淬(cui)(cui)火條件(jian)下(xia)獲(huo)得(de)具有(you)奧氏(shi)體(ti)-貝(bei)氏(shi)體(ti)復相組織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)耐磨鑄鋼(gang)(gang)；在(zai)滿(man)足高(gao)(gao)強度(du)(du)、高(gao)(gao)硬(ying)(ying)度(du)(du)、高(gao)(gao)韌性(xing)和(he)高(gao)(gao)耐磨性(xing)等性(xing)能要求的(de)(de)(de)(de)條件(jian)下(xia)，立(li)足國內資(zi)源，力求降低成(cheng)本。硅(gui)(gui)是高(gao)(gao)硅(gui)(gui)鑄鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要合金元素(su)，硅(gui)(gui)含(han)量(liang)過高(gao)(gao)，將(jiang)使鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)組織(zhi)(zhi)顯著粗(cu)化(hua)，降低鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)強韌性(xing)，而且鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)明顯下(xia)降；硅(gui)(gui)含(han)量(liang)過低，組織(zhi)(zhi)中(zhong)會出現(xian)馬氏(shi)體(ti)，易于形成(cheng)裂紋，對鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)帶來有(you)害作用，增加(jia)了(le)材料的(de)(de)(de)(de)脆性(xing)，甚至造成(cheng)嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)剝落失(shi)效。當硅(gui)(gui)含(han)量(liang)約為2.64%時，可得(de)到完(wan)全(quan)由貝(bei)氏(shi)體(ti)鐵(tie)素(su)體(ti)和(he)富(fu)碳殘余(yu)奧氏(shi)體(ti)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)無碳化(hua)物奧-貝(bei)組織(zhi)(zhi)。碳是決定鋼(gang)(gang)硬(ying)(ying)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要元素(su)，在(zai)一定的(de)(de)(de)(de)范圍內，碳含(han)量(liang)越高(gao)(gao)，淬(cui)(cui)透(tou)性(xing)越好，淬(cui)(cui)火后硬(ying)(ying)度(du)(du)也越高(gao)(gao)。但(dan)碳含(han)量(liang)過高(gao)(gao)也會嚴(yan)重降低鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)，為了(le)保(bao)證高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)和(he)良好的(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊韌性(xing)，一般選(xuan)擇碳含(han)量(liang)為0.3%～1.2%。綜合考慮(lv)，實驗中(zhong)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)鑄鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)為（質量(liang)分(fen)數，%）：2.5Si，0.75C，1.0Mn，0.8Mo，0.2V，0.2Ti，＜0.04P，＜0.04S，0.3RE，其余(yu)為Fe。

優(you)化(hua)設計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)硅(gui)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學成(cheng)分滿足了在等溫淬火(huo)條件下(xia)獲(huo)得(de)具(ju)有奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體與貝(bei)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復相組織(zhi)，提高(gao)了高(gao)硅(gui)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)斷(duan)裂韌性(xing)和(he)疲勞性(xing)能。高(gao)硅(gui)耐磨鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)在質量與鋼(gang)(gang)(gang)液的(de)(de)(de)(de)(de)(de)純凈度(du)有很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi)，鋼(gang)(gang)(gang)水中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)非金(jin)(jin)屬夾雜物會導致(zhi)產品性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)惡化(hua)、內(nei)在品質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降，同時(shi)(shi)非金(jin)(jin)屬夾雜物有助于氣(qi)孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)及降低鑄(zhu)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密度(du)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體化(hua)工(gong)藝為900℃×120min、等溫淬火(huo)工(gong)藝為320℃×120min時(shi)(shi)，可(ke)獲(huo)得(de)較佳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綜合力學性(xing)能。通(tong)過對高(gao)錳鋼(gang)(gang)(gang)、低合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、高(gao)硅(gui)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)制造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)挖掘機(ji)斗齒(chi)耐磨性(xing)進(jin)行對比試驗，高(gao)硅(gui)鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)斗齒(chi)材料具(ju)有最(zui)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐磨性(xing)。