國內外科技工作者對耐磨材料進行了廣泛而深入的研究，國際間科技交流與合作極大地推動了耐磨材料及耐磨鑄件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，鑄造耐磨材料主要分為奧氏體錳鋼、耐磨合金鋼 (非錳系)、抗磨白口鑄鐵、抗磨球墨鑄鐵以及耐磨損復合材料 5 大類。

1 高錳鋼

在實踐中研究者發(fā)現(xiàn)，高錳鋼在靜載磨損和低能量沖擊磨損下，會出現(xiàn)由于加工硬化不足而導致耐磨性不佳的情況。鑒于此，科研工作者通過合金化及變質改性處理發(fā)展了改性高錳鋼、奧氏體介穩(wěn)定易加工硬化中錳鋼；同時針對厚大斷面鑄件，為保持芯部全馬氏體組織，提高加工硬化能力，發(fā)展了一系列超高錳鋼 (Mn15、Mn17/Mn18、Mn20、Mn25)。改性高錳鋼是以常規(guī)高錳鋼為基礎，添加適量鉻、鉬、鈦、釩、鈮等元素，通過變質處理獲得彌散分布的碳化物，以此提高鑄件力學性能和耐磨性。中錳鋼是在常規(guī)高錳鋼基礎上通過調整 C、Mn 含量，提高加工硬化能力，獲得較高耐磨性，適用于中、低沖擊載荷工況。

強沖擊載荷工況下，高錳鋼加工硬化能力增強，鑄件表面獲得較高硬度和耐磨性，同時具有良好的韌性，能夠抵抗沖擊磨損。特別是 Mn13Cr2 和Mn17Cr2 系列高錳鋼具有較高的屈服強度及耐磨性，在礦山破碎機上獲得廣泛應用。

在磨礦設備中，高錳鋼較早應用于小型球磨機襯板，使用效果較好。隨著高錳鋼材料以及磨機大型化快速發(fā)展，改性高錳鋼、中錳鋼逐漸在大型球磨機、半自磨機襯板中展開應用。但因實際工況、磨機規(guī)格等因素的變化，高錳鋼襯板的使用效果表現(xiàn)不一。盡管高錳鋼具有優(yōu)異的韌性，但其屈服強度相對較低，服役過程中襯板受到磨料和物料的不斷沖擊而表面發(fā)生相變，造成襯板局部延展變形，緊固螺栓被剪斷，襯板脫落，筒體漏漿，嚴重時甚至引起磨機筒體變形，引發(fā)安全事故。

2 非錳系耐磨合金鋼

非錳系耐磨合金鋼分為低碳中合金、中碳低合金、中碳中合金和低碳高合金等。非錳系耐磨合金鋼一般含有一定量的 Cr、Mo，有的含有較高的 Si、Mn，熱處理后組織可分為回火馬氏體或珠光體及碳化物。

非錳系耐磨合金鋼通過合金化、適宜的熱處理可獲得較高強度、硬度和韌性，硬韌性匹配性良好，應用前景廣闊。近年來，水泥廠和火電廠球磨機襯板，特別是冶金礦山設備大型自磨機、半自磨機以及球磨機襯板等大量選用非錳系耐磨合金鋼。低合金珠光體鋼硬度 300～400HB，可經(jīng)得起反復沖擊，尺寸穩(wěn)定性好，不易變形，拆卸方便。自 2003 年至今，以中信重工機械股份有限公司為代表的礦山設備制造企業(yè)已自主研發(fā)了 φ5.0～12.2 m 系列半自磨機，與之配套的是珠光體耐磨鋼襯板，因其抗沖擊、耐磨損、性能穩(wěn)定及高性價比優(yōu)勢，獲得良好的市場口碑。

實踐表明，在沖擊磨料磨損工況下，單一追求高硬度而忽視材料的韌性將使得襯板開裂率增大，同時表面產(chǎn)生的微裂紋造成基體剝落而加速磨損。因此，非錳系合金鋼的發(fā)展方向是在提高強度和硬度的同時，改善韌性，進而全面提高鋼的抗沖擊和耐磨損能力。

3 抗磨白口鑄鐵

國外抗磨白口鑄鐵經(jīng)歷了 3 個發(fā)展階段，從普通白口鑄鐵發(fā)展至 Ni-Hard，到目前具有主流地位的高鉻鑄鐵。目前，高鉻鑄鐵已形成 Cr12、Cr15、Cr20和 Cr26 系列，因其優(yōu)異的耐磨性而獲得了工業(yè)化應用。

作為礦用磨機襯板，高鉻鑄鐵的使用范圍受到一定的限制。雖然高鉻鑄鐵具有高硬度、高耐磨性，但其韌性相對較差。高鉻鑄鐵不適用于強沖擊載荷工況，比較適用于沖擊能量小，以研磨為主的工況，能夠充分發(fā)揮高耐磨性的特點。如自磨機高鉻鑄鐵進料端襯板較其他材質使用壽命提高約 1 倍，φ5 m 球磨機高鉻鑄鐵筒體襯板壽命長達 2 年。盡管如此，高鉻鑄鐵因其較高的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)制造及使用過程極易開裂、性價比不高等特點，制約了制造商和采購商的選擇，發(fā)展空間較為有限。

4 抗磨球墨鑄鐵

目前市場上抗磨球墨鑄鐵有馬氏體耐磨球鐵和貝氏體-馬氏體耐磨球鐵。這 2 種耐磨球鐵通過淬火處理均可獲得高硬度及較好韌性。等溫淬火球鐵 (ADI)因其高強度、一定韌性和良好加工硬化特性，在國內外已被用于磨機磨料、齒輪、凸輪軸和汽車牽引鉤等磨損件。

5 耐磨損復合材料

近些年來，國內外耐磨材料研究開發(fā)的熱點主要有鋼鐵基耐磨復合材料和陶瓷顆粒增強鋼鐵基耐磨復合材料。

在鋼鐵基耐磨復合材料方面，國外 MAGOTTEAUX 公司研制出“Bimetal”鋼鐵雙金屬復合技術、“Duocast”復合技術及“Xwin”技術。針對 WC、TiC、Al2O3、SiC 等陶瓷顆粒特性，研究了其與鋼鐵(液)冶金結合效果及表面復合材料技術，在此基礎上開發(fā)了多種陶瓷顆粒增強鋼鐵基表面復合材料。耐磨損復合材料可分為雙液雙金屬材料、高鉻鐵-鋼鑲鑄材料、高鉻鐵-鋼機械組合材料等。雙液雙金屬復合材料具有高硬度、一定的沖擊韌性和抗沖擊磨損性能，已應用于破碎機錘頭、破碎機襯板等耐磨件。實踐表明，破碎機雙液雙金屬復合襯板使用效果良好，使用壽命大幅提升，達到高錳鋼襯板 2 倍以上。

與此同時，國內外一些大型粉磨設備設計制造公司發(fā)明了橡膠金屬復合襯板。鋼-橡復合襯板結合了高性能合金鋼、橡膠和普通鋼等材料的優(yōu)點，獲得優(yōu)良綜合性能。鋼-橡復合襯板現(xiàn)已應用于自磨機及半自磨機低磨損區(qū)域 (進、出料端蓋局部倉位)，因其質量輕，成本低，有利于降低磨機運行功率而不影響磨礦效果，工業(yè)化效果良好。

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