耐磨鑄鋼是廣泛用于各種磨損工況的一類合金鋼，耐磨鋼100余年來新的耐磨鑄鋼鋼種層出不窮，其冶煉、鑄造、熱處理和機加工工藝不斷改進(jìn)，耐磨鑄鋼的綜合力學(xué)性能、耐磨性能和使用壽命逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴大。當(dāng)我們回顧耐磨鑄鋼的歷史，我們會為同行前輩們的豐功偉績而驕傲，當(dāng)我們認(rèn)識耐磨鑄鋼的現(xiàn)狀，我們將從中獲得啟迪，找尋不足，明確本行業(yè)的希望和未來的發(fā)展方向。
了解耐磨鑄鋼的歷史發(fā)展，應(yīng)從合金鋼的發(fā)展說起。
偉大的發(fā)明家Faraday不僅在電磁感應(yīng)及電化學(xué)方面為世界的現(xiàn)代文明作出了重要的貢獻(xiàn)，他還是一位偉大的冶金學(xué)家，他被稱為發(fā)展合金鋼的先驅(qū)〔1-310 Faraday在英國皇家學(xué)院工作期間，與Stodart一起在1820年發(fā)表了論文“改善鋼的合金試驗”，在1822年發(fā)表了論文“論鋼的合金”。這兩篇關(guān)于合金鋼的論文后來被世人稱為合金鋼歷史初期的重要貢獻(xiàn)。Faraday在1820--1822年間試驗研究了加人銅、鎳、鉻及貴金屬元素的鋼，這一研究雖然在當(dāng)時沒有產(chǎn)生什么直接意義的結(jié)果，但其系統(tǒng)的試驗對后來的合金鋼發(fā)展具有啟發(fā)性并有著深遠(yuǎn)的意義[[3]。后來人們逐漸認(rèn)識到Faraday的工作在合金鋼發(fā)展史上的重要地位，因而推崇他為合金鋼研發(fā)的先驅(qū)。
第二位代表人物是Mushet，他在1868年研發(fā)出高鎢自淬工具鋼即Mushet 特殊鋼，其特點是不需要淬火而具有高的硬度，用該鋼制造的刀具車削速度和使用壽命均比碳素鋼刀具高很多。在此基礎(chǔ)上高碳合金工具鋼得到發(fā)展，經(jīng)過后人們不斷改進(jìn)，在1906年研發(fā)出今天仍在使用的W18Cr4V型高速鋼[131,
Faraday和Mushet被后人公認(rèn)在合金鋼方面做了一些開創(chuàng)性的試驗研究工作，但這只能說是現(xiàn)代合金鋼的前奏[[3)，而英國人Hadfield才是現(xiàn)代合金鋼的奠基人。Hadfield在1882年9月發(fā)明了耐磨高錳鋼(又稱Hadf ield高錳鋼)，在 1884年又發(fā)明了制造硅鋼片的硅鋼，這兩種有特殊性能的新合金鋼的出現(xiàn)，為世界進(jìn)人現(xiàn)代合金鋼時代揭開了序幕。Hadfield堪稱是偉大的發(fā)明家，他在1882 年研制的耐磨高錳鑄鋼主要成分是二(C) = 1.35%，二(Si)=0.69%, w(Mn)= 12.76%，其主要特點是有很好的韌性而且越磨越硬。1892年高錳鑄鋼首次被工業(yè)應(yīng)用，在電車軌道的道岔上試用成功，之后100余年耐磨高錳鑄鋼得到了廣泛的應(yīng)用，至今仍在許多大沖擊強磨損工況應(yīng)用而不能被替代，如用做圓錐式破碎機軋臼壁和破碎壁，大型領(lǐng)式破碎機領(lǐng)板等，而且百年前的成分與今相仿，不能不說是合金鋼史上的奇跡。由于Hadf ield鋼是耐磨高錳鑄鋼，因而Hadf ield也是現(xiàn)代耐磨鑄鋼的莫基人。真正的現(xiàn)代耐磨鑄鋼發(fā)展始于1882年。
中、高碳低合金和中合金耐磨鑄鋼的發(fā)展則是與合金結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展相伴的。中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的出現(xiàn)是從19世紀(jì)末鎳鋼的研制開始的，1878--1888年間，法國的冶金學(xué)家冶煉出鎳合金鋼，此后各種中碳合金結(jié)構(gòu)鋼相繼出現(xiàn)。20世紀(jì)初典型的4340 (4ONiCrMo)合金鋼(w(C)=0.4%, w(Ni)=1.65%一2.00%, 二(Cr) = 0.70%一0.90%，二(Mo) = 0.20%一0.30%)即開始應(yīng)用直到現(xiàn)在。
中、低合金耐磨鑄鋼的發(fā)展借鑒了合金結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分，但在制備工藝方面有較多的改進(jìn)，特別是熱處理工藝與合金結(jié)構(gòu)鋼有較大的不同，大多采用淬火后低溫回火的熱處理工藝，以獲得高強度、高硬度和一定韌性的配合，以滿足耐磨損的要求。中、低合金耐磨鑄鋼的發(fā)展還有一個顯著的特點，那就是在許多磨損工況特別是中低沖擊或無沖擊的磨損工況逐漸替代了高錳鋼并表現(xiàn)出卓越的性能價格比，這也是中低合金耐磨鑄鋼得以廣泛應(yīng)用的重要原因。以水泥廠球磨機耐磨襯板為例，20世紀(jì)60年代及其之前絕大多數(shù)襯板采用高錳鑄鋼，進(jìn)人70年代以后，逐漸使用了中碳低合金耐磨鑄鋼。