機械零件的失效中，約有80%是由于各種形式的磨損引起或誘發的。磨損失效既造成大量的資源浪費，還可能直接造成巨大的經濟損失。機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，這樣才能滿足現代機械工程的需要。因此，結合現代軋制工藝開發新一代馬氏體組織耐磨鋼，制備出高強度高韌性的低碳微合金耐磨材料是減少機械零件失效的重要途徑。

根據耐磨鋼的性能要求，設計合理的耐磨鋼化學成分，采用中C、低Mn、Si、Nb、Ni、Cr、Mo、V、B等元素進行合金化，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。耐磨鋼中各元素的具體作用如下：

碳。碳是影響耐磨鋼強度、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度，強烈增加鋼的淬透性，淬火后易得到馬氏體組織。由于錳的強化作用，使基體和碳化物得以強化，從而提高了剛度和硬度。

硅。硅是以固溶體形態存在于奧氏體中，可以提高鋼中固溶體的強度，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化并適宜碳化物的形成，進而提高鋼的高溫強度、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，但同時也增加鋼的回火脆性傾向。

鎳。鎳是形成和穩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。鉬在低合金耐磨鋼中能夠有效地細化組織，防止回火脆性的發生，在熱處理時能強烈抑制奧氏體向珠光體轉變，穩定熱處理組織，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、釩均是通過細化晶粒和沉淀強化提高強度，但每種元素的作用機理及強化程度不同。微合金元素的復合加入被證明對鋼的性能影響比單個元素加入要大得多，這是由于元素之間相互作用的結果。

通過優化耐磨鋼的化學成分設計，充分考慮各合金元素之間的相互作用，得到了兩種強度等級的馬氏體耐磨鋼材料。初步研究結果表明，這兩種細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別。

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