高硅耐磨铸钢技术
1成果简介
在工程机械、矿石粉碎、火力发电、水泥建材、铁路等领域，大量应用易磨损件。目前广泛应用的耐磨材料是高锰钢和少量的低合金耐磨钢、奥－贝球铁（ADI）以及高铬铸铁。由于奥氏体高锰钢的初始硬度很低，其耐磨性完全依赖于使用过程中的加工硬化效应，耐磨特性只有在高冲击负荷的工作条件下才能表现出来，在实际应用条件下，其耐磨特性不能得到充分发挥，有时甚至低于普通碳钢。低合金耐磨钢生产工艺复杂、成本高，耐磨性能没有明显优势。奥－贝球铁韧性低，不适应于有较大冲击的磨损领域，同时石墨球在冲击磨损条件下不但不能起到自润滑作用，而且会成为影响其使用寿命的裂纹扩展源，耐磨性能受到了很大影响。高铬铸铁也存在韧性低，不适应于冲击磨损的缺点。
清华大学针对高硅铸钢的化学成分、热处理工艺以及显微组织与机械性能、耐磨性能间的关系进行了系统的研究，同时还研究了非金属夹杂物对高硅铸钢机械性能的影响，并在此基础上进行了工业应用试验和推广应用。高硅铸钢作为一种新型耐磨材料，其制造方法已于2002年获得了中国国家发明专利（ZL 99105704.X），并于2002年5月通过了国家教育部主持的科技成果鉴定，同年获得教育部推荐国家科学技术奖科技发明奖一等奖， 2003年获得第八届中国专利奖优秀奖。
2应用说明
实验室研究结果和工业应用性试验表明，高硅铸钢的生产工艺简单、成本低廉；通过合理的化学成分设计和热处理规范选择，可以获得高强韧性和高耐磨性，作为耐磨材料可以应用于各种冲击磨料磨损场合。
高硅铸钢的机械性能指标如下： ² 抗拉强度σb＝1200－1800 MPa ² 屈服强度σ0.2＝1000－1600 MPa ² 延伸率δ5＝2－15％ ² 冲击韧性A KV＝10－40J ² 硬度HRC＝35－48（初态）；50－58（冲击硬化后） 该项技术不但已经实现产业化，而且已经获得多家耐磨铸件生产企业的实际使用认可，是成熟的大生产技术。
3效益分析
高硅铸钢只是在普通碳素钢中添加定量的硅及少量其他元素（< 0.5% ），经简单淬火处理而成，生产成本约3500～4000元/t（按年产1000t计），接近普通碳素钢。而这类耐磨铸钢产品的售价通常在8000元/t以上。
我国冶金、水泥、矿山、发电等行业中大量应用的中小型球磨机，仍在使用发达国家业已淘汰的高锰钢衬板，按年耗30万t计，直接经济损失达20亿元。此外，破碎机锤头、牙板，挖掘机、推土机与拖拉机履带板等传统上采用高锰钢或低合金钢，也有低寿命问题，它们的年耗量也达几十亿元人民币。 使用新开发的高硅系列耐磨铸钢制造这些产品，可以在不提高生产成本的条件下使产品的使用寿命得以明显提高，或在不降低产品使用寿命的条件下明显降低生产成本，具有十分良好的市场前景。