2025年，隨著工業技術的不斷進步，鋼鐵行業在耐磨材料領域取得了顯著的技術進展。本文將重點介紹我國高硬韌鑄造鋼鐵耐磨材料的技術進展及發展趨勢，涵蓋鋼鐵耐磨材料產業及技術概況、高硬韌耐磨損鋼鐵材料理論與實踐成果、耐磨材料技術、鑄造工藝、熱處理工藝、磨損工況研究及標準化體系等方面。通過這些內容，本文旨在為鋼鐵行業的技術發展提供全面的分析和展望。

  一、鋼鐵耐磨材料產業及技術概況

  《2025-2030年中國鋼鐵行業發展趨勢分析與未來投資研究報告》我國在摩擦、磨損和潤滑領域的年消耗材料約占GDP的3%~5%，其中磨料磨損工況是消耗鋼鐵耐磨材料及耐磨件最快的磨損工況。鋼鐵耐磨件廣泛應用於礦業、冶金、建材、電力、建築、國防、船舶、鐵道、化工和機械工業等多個領域，特別是礦業和冶金工業中的採礦挖掘機和破碎機，選礦磨礦機(球磨機、半自磨機、自磨機)，金屬軋機，建材工業水泥廠球磨機，砂石廠礦破碎機和挖掘機，電力工業燃煤電廠磨煤機等。我國用於磨料磨損工況的鋼鐵耐磨材料及耐磨件年用量超500萬噸，是世界耐磨損鋼鐵材料生產和應用最大的國家。

  鋼鐵行業技術分析提到鋼鐵耐磨材料及耐磨件產業已成為相對獨立的行業產業，技術也成為相對獨立的專業領域。這些材料通常是合金鋼鐵及耐磨件，通常需要經過淬火回火等熱處理工序，形成冶煉-鑄造和(或)鍛壓-熱處理-機械加工的生產流程。過去15年，我國鋼鐵耐磨材料和耐磨件產業及技術發展迅速，特別是在高硬韌耐磨損鋼鐵材料理論的指導下，行業產業重點開展了高硬韌鋼鐵耐磨材料技術和產品研發及產業化。

  二、高硬韌耐磨損鋼鐵材料理論與實踐

  高硬韌耐磨損鋼鐵材料理論的核心是耐磨損鋼鐵材料高硬韌性匹配。該理論強調在磨料磨損工況下，鋼鐵耐磨材料的宏觀、區域(局部)和微觀高硬度與高韌性的良好匹配。硬度包括磨損硬化能力和初始硬度，其中磨損硬化能力包括磨損硬化硬度、磨損層厚度、磨損硬化率。耐磨性可以用簡單的硬度與韌性指標表徵，關係模型為：耐磨性 = A×(磨損硬化硬度HRC)+ B×(韌性)+ C×(初始硬度HRC)，其中係數A > B > C。例如，中碳低合金馬氏體耐磨鋼的硬韌性配合模型為：HRC = 50 + 2.5X;KW2 = 200 - 50X，其中X可取-1、0、1、2、3。同一中碳低合金馬氏體耐磨鑄鋼硬韌性匹配，體現出較高的硬韌性配合：HRC47.5的鋼，KW2約250 J;HRC50的鋼，KW2約200 J;HRC52.5的鋼，KW2約150 J;HRC55的鋼，KW2約100 J;HRC57.5的鋼，KW2約50 J。

  過去15年，在高硬韌耐磨損鋼鐵材料理論的引領下，行業產業重點開展了高硬韌鋼鐵耐磨材料技術和產品研發及產業化。這些技術成果不僅提高了鋼鐵耐磨材料的性能，還推動了相關產品的廣泛應用。

  三、耐磨奧氏體錳鋼技術

  奧氏體錳鋼(如Mn13系高錳鋼、Mn7系中錳鋼、Mn18系高錳鋼等)因其良好的衝擊磨損性能，一直是強烈衝擊磨損工況的首選材料。我國國家標準GB/T 5680—2023《奧氏體錳鋼鑄件》集中體現了近年來國內外高錳鋼及其鑄件共性技術進展。該標準列入了11個共性技術奧氏體錳鋼牌號，如ZG120Mn13、ZG120Mn13Cr2、ZG120Mn18等，這些牌號具有高C、高Mn、低Si和低P的共性技術特徵。這些材料在室溫條件下的布氏硬度應不高於HBW300，經水韌處理後的拉伸性能和衝擊性能應符合相關標準規定。

  近年來，含碳化物高錳鋼技術成為關鍵技術之一。通過材料設計和工藝技術研發，開發出一定體積分數碳化物增強的「高錳鋼基複合材料」，解決了高錳鋼屈服強度較低、容易變形的難題。這一技術的成功應用，顯著提高了高錳鋼的性能，使其在冶金礦山半自磨機等設備中表現出色。

  四、耐(抗)磨白口鑄鐵技術

  耐(抗)磨白口鑄鐵是我國近50年發展迅速的耐磨材料，特別是近15年取得了多項共性技術突破。耐(抗)磨白口鑄鐵是一類「碳化物增硬合金鋼基複合材料」，在少無衝擊的磨料磨損工況中難以替代。我國耐磨白口鑄鐵技術歷經多個研發階段，近年來的共性技術進展集中體現在國家標準GB/T 8263—2025《耐磨白口鑄鐵件》中。該標準依據主要合金元素種類和含量列入3類及17個牌號耐磨白口鑄鐵及其鑄件，其中較成熟、穩定、高性價比、批量生產及應用的鉻合金耐磨白口鑄鐵及鎳鉻合金耐磨白口鑄鐵13個共性技術耐磨白口鑄鐵及其鑄件的牌號與主要化學成分見表3，室溫下耐磨白口鑄鐵及其鑄件的硬度應符合表4的規定。

  近年來，高鉻鑄鐵定向結晶控制脆性技術成為共性技術進步亮點之一。通過鑄件凝固溫度場調控，實現高碳高鉻鑄鐵的定向凝固結晶，顯著提高了鑄件的耐磨性和使用壽命。例如，用於碾壓式高應力三體磨料磨損工況的立磨磨輥襯板，通過定向結晶技術，其耐磨性和使用壽命顯著提高。

  五、非錳系耐磨鋼技術

  非錳系耐磨鋼即奧氏體錳鋼之外的耐磨合金鋼，是鑄造鋼鐵耐磨材料的五大類別之一。近年來，國內外耐磨鋼及其鑄件的共性技術進展集中體現在國家標準GB/T 26651—2025《耐磨鋼鑄件》中。該標準依據主要顯微組織將耐磨鋼及其鑄件分為3個類別，依據合金元素含量將耐磨鋼及其鑄件分為20個牌號。這些材料在室溫下的硬度和衝擊韌性應符合相關標準規定，共性技術特徵是中高碳(C)含量、較高硬度、較高韌性和高硬韌性。

  近年來，高硬化率耐磨合金鋼技術成為共性技術進步亮點之一。通過加入適量合金元素，不僅提高了鋼的淬透性，還提高了鋼的磨損硬化率和磨損硬化效果。例如，馬氏體中合金鋼30Cr4MnSiMoRE和馬氏體低合金鋼30CrMnSiMoRE在衝擊磨料磨損試驗中表現出色，中合金鋼的衝擊磨損硬化率比低合金鋼提高了20%以上，磨損硬化硬度較高，工業試驗中球磨機襯板壽命提高了50%以上。

  六、耐磨球墨鑄鐵技術

  耐磨球墨鑄鐵是中國特色的鋼鐵耐磨材料，是鑄造鋼鐵耐磨材料的五大類別之一。近年來，耐磨球墨鑄鐵及其鑄件的共性技術進展集中體現在機械行業標準JB/T 11843—2014《耐磨損球墨鑄鐵件》中。該標準依據熱處理方式和主要顯微組織將耐磨損球墨鑄鐵及其鑄件分為5個牌號。這些材料在室溫下的硬度和衝擊韌性應符合相關標準規定，共性技術特徵是高碳(C)含量、較高硬度和較高硬韌性。

  近年來，高硬韌等溫淬火含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵(QTMCD或CADI)技術成為共性技術進步亮點之一。通過少量Cr和Mn合金化，促使結晶出少量高硬度碳化物，並通過等溫淬火熱處理，使基體組織轉變為高韌性的奧鐵體組織，顯著提高了耐磨件的硬度和耐磨性。例如，安徽寧國在等溫淬火含碳化物球墨鑄鐵磨球的生產應用方面取得了顯著成果，成為全國等溫淬火含碳化物球墨鑄鐵磨球產業化示範基地。

  七、耐磨鑄造複合材料技術

  耐磨鑄造複合材料是鑄造鋼鐵耐磨材料的五大類別之一。近年來，國內外耐磨鐵基複合材料及其鑄造共性技術進展集中體現在國家標準GB/T 26652—2025《耐磨損複合材料鑄件》中。該標準依據複合成形工藝和耐磨損增硬體材料，將耐磨鐵基複合材料及其鑄件分為4個類別及8個牌號。這些材料在室溫下的增硬體硬度應符合相關標準規定，共性技術特徵是具有高硬度的增硬體材料、較高韌性的鋼鐵材料基材，耐磨損複合材料及其鑄件具有顯著的高硬韌性特徵。

  近年來，預製體增硬鐵基鑄造複合材料技術成為共性技術進步亮點之一。通過顆粒和小塊陶瓷預製體增硬鐵基鑄造複合材料，解決了陶瓷與鋼鐵的界面冶金結合難題，顯著提高了耐磨件的硬度和耐磨性。例如，ZTA陶瓷預製體增硬高鉻鑄鐵基鑄造複合材料在立式磨機磨輥和磨盤襯板等耐磨件中表現出色，耐磨性和使用壽命顯著提高。

  八、鋼鐵耐磨材料與鑄件標準化體系

  過去15年，我國鋼鐵耐磨材料與鑄件行業產業與專業領域重點開展了耐磨損鋼鐵材料關鍵技術、共性技術與系列國家標準的有機結合，致力於耐磨材料共性技術與系列國家標準的緊密關聯，將耐磨材料共性技術及時納入國家標準。我國鋼鐵耐磨材料與鑄件標準化體系主要為系列國家標準(GB)和機械行業標準(JB)，還包括耐磨件應用行業冶金(YB)、建材(JC)、電力(DL)和鐵道(TB)等行業標準以及中國鑄造協會(團體)標準(T/CFA)。這些標準被全行業產業高度重視，責無旁貸地貫標和采標生產與應用。

  九、鋼鐵耐磨材料與鑄件產業技術發展趨勢

  (一)產業面臨的嚴峻形勢與任務

  當前，耐磨鑄件市場疲軟和需求不足，國際關係及國際貿易戰對耐磨件出口的影響，國內綠色生產及高環保要求對鋼鐵耐磨材料與鑄件產業的挑戰，耐磨材料行業研發投入少、耐磨件技術創新不足和產品質量有待提高。面對這些形勢與挑戰，鋼鐵耐磨材料與鑄件行業產業的重點任務是研發、生產及應用高質量鋼鐵耐磨材料及其耐磨件，延長耐磨件壽命，提高耐磨損、不斷裂、不變形的性能和高性價比。

  (二)產業化技術發展方向

  未來，鋼鐵耐磨材料與鑄件產業化技術發展方向包括：

  以提高純淨度為目標的冶煉精煉生產技術。

  隨形金屬型和鐵型覆砂生產技術。

  以提高晶粒度等級為目標的鋼鐵細晶控制技術。

  含碳化物(陶瓷相)高錳鋼技術。

  高硬度過共晶高鉻鑄鐵技術。

  高硬化率耐磨中高碳貝氏體合金鋼技術。

  陶瓷顆粒與預製體增硬鋼鐵基耐磨損複合材料技術。

  機器人與機械手的應用技術。

  耐磨鋼先鑄後鍛技術。

  耐磨鋼鐵擠壓鑄造成形技術。

  以成分均勻化為目標的熱處理技術。

  以延壽為目標的先進高效專用熱處理技術。

  綠色環保的鑄造和熱處理技術(減少粉塵、煙塵、氣味、固廢)。

  耐磨件再製造修復技術。

  冶金行業耐磨低合金鋼鋼板製造技術。

  (三)產品近期研製熱點和市場增長點

  近期，鋼鐵耐磨材料與鑄件產品的研製熱點和市場增長點包括：

  半自磨機襯板及其配套研磨介質(磨球)。

  陶瓷增硬鐵基鑄造複合材料及其鑄件。

  破碎廢鋼和礦石用大型錘式破碎機錘頭。

  渣漿泵過流件。

  (四)產業影響力

  我國鋼鐵耐磨材料與鑄件產品在部分領域領跑，如等溫淬火含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵件、雙金屬(雙液和鑲鑄)鑄件、鑄造磨球與磨段;部分領域跟跑，如過共晶高鉻鑄鐵渣漿泵過流件和大塊陶瓷預製體增硬鐵基複合材料;大部分領域並跑。我國鋼鐵耐磨材料與鑄件產品由大變強尚需進一步努力。

  (五)產業發展趨勢

  未來，鋼鐵耐磨材料與鑄件產業將面臨以下發展趨勢：

  因產品低端及市場與環保壓力，部分耐磨鑄件企業關停或重組。

  產品質量及性價比高，管理水平高的耐磨鑄件企業併購部分同行企業，產業集中度提高。

  企業加大環保投入，滿足綠色製造要求。

  通過學習和實踐，企業及企業家管理水平提升。

  企業重視質量管理體系建設與實施。

  企業愈加重視產品及技術研發與企業技術改造。

  企業愈加重視研發平台、質檢平台、商務貿易平台的投入與建設。

  企業愈加重視國家標準和機械行業標準對產業的規範、支撐、指導和引領作用。

  企業愈加重視產品達標生產，同時著力制定和實施生產工藝控制標準，穩定持續產出高質量耐磨件。

  企業愈加重視以產學研合作為核心，政行產學研用合作，培養工程技術和管理人才，研發新技術和新產品，提高產品及技術研發水平。

  十、總結

  2025年，我國鋼鐵行業在高硬韌耐磨材料領域取得了顯著的技術進展。通過高硬韌耐磨損鋼鐵材料理論的指導，行業在耐磨奧氏體錳鋼、耐(抗)磨白口鑄鐵、非錳系耐磨鋼、耐磨球墨鑄鐵和耐磨鑄造複合材料等技術方面取得了重要突破。這些技術成果不僅提高了鋼鐵耐磨材料的性能，還推動了相關產品的廣泛應用。同時，我國鋼鐵耐磨材料與鑄件標準化體系的不斷完善，為行業的規範化發展提供了有力支持。未來，鋼鐵耐磨材料與鑄件產業將面臨新的挑戰和機遇，通過技術創新和管理提升，有望實現由大變強的轉變，為我國工業發展提供堅實的材料保障。