化学成分对村板组织及性能的影响

　　传统高锰钢衬板组织为奥氏体+碳化物，奥氏体晶粒粗大，这种组织强度、硬度较低，它的加工硬化主要靠强烈冲击下，奥氏体转变为马氏体，相变强化来提高强度、硬度来改变耐磨性。对于冲击较弱的中小型衬板及齿尖钢，显然形变诱发相变作用较弱，因此耐磨性不足。针对上述问题，新开发的钢种采用中碳低合金钢并且添加了Cr、Mo、V等合金元素，新钢种靠热处理后得到的回火马氏体+碳化物，相变强化来提高强度和硬度。试钢本身具有很高的硬度，回火转变从马氏体中析出弥散的碳化物，碳化物均匀细小，大多数为MC、M2C、M6C，M23C等，碳化物尺寸比较细小，一般在nln级和数十nm级之间，这种回火马氏体+碳化物所产生的强化效果，使得试钢具有较高的强度和硬度的配合，表现出优异的耐磨性能。含有Cr、Mo、V的低合金马氏体钢将成为以磨料磨损为主要失效形式的耐磨件的一个重要的发展方向。

　　试钢中添加的合金元素V、RE，在钢中起到细化晶粒及净化钢质的作用，晶粒细化带来了性能的提高，可用经验公式大致推算强度的提高。

　　o=00+kd‘112式中：o为抗拉强度；00为初始抗拉强度；d为晶粒直径；k为常数。

　　由此可看出晶粒尺寸对钢的强度的影响是十分明显的，故可通过细化晶粒来提高强度。

　　另外，晶粒细化及钢质净化将有助于矿用耐磨材料保有足够的韧性及塑性。

　　化学成分对齿尖组织及性能的影响

　　加入稀土元素，显著净化钢质，改变夹杂物性状。由于稀土元素富集于晶界，降低晶界能，减少合金元素偏析，显著改善铸态组织。先共析铁索体转变强烈地依靠晶界形核，由于稀土富集于晶界，降低晶界能，势必削弱晶界形核优势。晶界形核的削弱或被压抑，就能阻碍或消除网状铁素体及针状铁素体。其次，稀土元素减小先共析到共析转变的温度间隔，必然缩短冷却过程中在此温度区间经过时间，既使铁素体在晶界优先形核，也来不及沿晶界长大。

　　稀土元素次外层电子极不饱和，是强烈形成碳化物元素，所以导致珠光体量减少，铁素体量增加。变质处理后使铸态组织显微硬度增加原因有两个，其一，稀土的加入细化了珠光体晶团，使珠光体显微硬度增加。稀土的微量固溶，促进铁素体位错密度增加，导致铁素体显微硬度增加。

　　变质处理改善了夹杂的形貌，大小和分布，变质处理后形成细小的，弥散的球状高熔点夹杂，不但能减少应力集中又能减少对基体结合力，在外力作用下易和基体脱开，导致减弱裂纹尖端的应力峰，抑制裂纹扩展，促进韧性提高。