2025年，随着工业技术的不断进步，钢铁行业在耐磨材料领域取得了显著的技术进展。本文将重点介绍我国高硬韧铸造钢铁耐磨材料的技术进展及发展趋势，涵盖钢铁耐磨材料产业及技术概况、高硬韧耐磨损钢铁材料理论与实践成果、耐磨材料技术、铸造工艺、热处理工艺、磨损工况研究及标准化体系等方面。通过这些内容，本文旨在为钢铁行业的技术发展提供全面的分析和展望。

  一、钢铁耐磨材料产业及技术概况

  《2025-2030年中国钢铁行业发展趋势分析与未来投资研究报告》我国在摩擦、磨损和润滑领域的年消耗材料约占GDP的3%~5%，其中磨料磨损工况是消耗钢铁耐磨材料及耐磨件最快的磨损工况。钢铁耐磨件广泛应用于矿业、冶金、建材、电力、建筑、国防、船舶、铁道、化工和机械工业等多个领域，特别是矿业和冶金工业中的采矿挖掘机和破碎机，选矿磨矿机(球磨机、半自磨机、自磨机)，金属轧机，建材工业水泥厂球磨机，砂石厂矿破碎机和挖掘机，电力工业燃煤电厂磨煤机等。我国用于磨料磨损工况的钢铁耐磨材料及耐磨件年用量超500万吨，是世界耐磨损钢铁材料生产和应用最大的国家。

  钢铁行业技术分析提到钢铁耐磨材料及耐磨件产业已成为相对独立的行业产业，技术也成为相对独立的专业领域。这些材料通常是合金钢铁及耐磨件，通常需要经过淬火回火等热处理工序，形成冶炼-铸造和(或)锻压-热处理-机械加工的生产流程。过去15年，我国钢铁耐磨材料和耐磨件产业及技术发展迅速，特别是在高硬韧耐磨损钢铁材料理论的指导下，行业产业重点开展了高硬韧钢铁耐磨材料技术和产品研发及产业化。

  二、高硬韧耐磨损钢铁材料理论与实践

  高硬韧耐磨损钢铁材料理论的核心是耐磨损钢铁材料高硬韧性匹配。该理论强调在磨料磨损工况下，钢铁耐磨材料的宏观、区域(局部)和微观高硬度与高韧性的良好匹配。硬度包括磨损硬化能力和初始硬度，其中磨损硬化能力包括磨损硬化硬度、磨损层厚度、磨损硬化率。耐磨性可以用简单的硬度与韧性指标表征，关系模型为：耐磨性 = A×(磨损硬化硬度HRC)+ B×(韧性)+ C×(初始硬度HRC)，其中系数A > B > C。例如，中碳低合金马氏体耐磨钢的硬韧性配合模型为：HRC = 50 + 2.5X;KW2 = 200 - 50X，其中X可取-1、0、1、2、3。同一中碳低合金马氏体耐磨铸钢硬韧性匹配，体现出较高的硬韧性配合：HRC47.5的钢，KW2约250 J;HRC50的钢，KW2约200 J;HRC52.5的钢，KW2约150 J;HRC55的钢，KW2约100 J;HRC57.5的钢，KW2约50 J。

  过去15年，在高硬韧耐磨损钢铁材料理论的引领下，行业产业重点开展了高硬韧钢铁耐磨材料技术和产品研发及产业化。这些技术成果不仅提高了钢铁耐磨材料的性能，还推动了相关产品的广泛应用。

  三、耐磨奥氏体锰钢技术

  奥氏体锰钢(如Mn13系高锰钢、Mn7系中锰钢、Mn18系高锰钢等)因其良好的冲击磨损性能，一直是强烈冲击磨损工况的首选材料。我国国家标准GB/T 5680—2023《奥氏体锰钢铸件》集中体现了近年来国内外高锰钢及其铸件共性技术进展。该标准列入了11个共性技术奥氏体锰钢牌号，如ZG120Mn13、ZG120Mn13Cr2、ZG120Mn18等，这些牌号具有高C、高Mn、低Si和低P的共性技术特征。这些材料在室温条件下的布氏硬度应不高于HBW300，经水韧处理后的拉伸性能和冲击性能应符合相关标准规定。

  近年来，含碳化物高锰钢技术成为关键技术之一。通过材料设计和工艺技术研发，开发出一定体积分数碳化物增强的“高锰钢基复合材料”，解决了高锰钢屈服强度较低、容易变形的难题。这一技术的成功应用，显著提高了高锰钢的性能，使其在冶金矿山半自磨机等设备中表现出色。

  四、耐(抗)磨白口铸铁技术

  耐(抗)磨白口铸铁是我国近50年发展迅速的耐磨材料，特别是近15年取得了多项共性技术突破。耐(抗)磨白口铸铁是一类“碳化物增硬合金钢基复合材料”，在少无冲击的磨料磨损工况中难以替代。我国耐磨白口铸铁技术历经多个研发阶段，近年来的共性技术进展集中体现在国家标准GB/T 8263—2025《耐磨白口铸铁件》中。该标准依据主要合金元素种类和含量列入3类及17个牌号耐磨白口铸铁及其铸件，其中较成熟、稳定、高性价比、批量生产及应用的铬合金耐磨白口铸铁及镍铬合金耐磨白口铸铁13个共性技术耐磨白口铸铁及其铸件的牌号与主要化学成分见表3，室温下耐磨白口铸铁及其铸件的硬度应符合表4的规定。

  近年来，高铬铸铁定向结晶控制脆性技术成为共性技术进步亮点之一。通过铸件凝固温度场调控，实现高碳高铬铸铁的定向凝固结晶，显著提高了铸件的耐磨性和使用寿命。例如，用于碾压式高应力三体磨料磨损工况的立磨磨辊衬板，通过定向结晶技术，其耐磨性和使用寿命显著提高。

  五、非锰系耐磨钢技术

  非锰系耐磨钢即奥氏体锰钢之外的耐磨合金钢，是铸造钢铁耐磨材料的五大类别之一。近年来，国内外耐磨钢及其铸件的共性技术进展集中体现在国家标准GB/T 26651—2025《耐磨钢铸件》中。该标准依据主要显微组织将耐磨钢及其铸件分为3个类别，依据合金元素含量将耐磨钢及其铸件分为20个牌号。这些材料在室温下的硬度和冲击韧性应符合相关标准规定，共性技术特征是中高碳(C)含量、较高硬度、较高韧性和高硬韧性。

  近年来，高硬化率耐磨合金钢技术成为共性技术进步亮点之一。通过加入适量合金元素，不仅提高了钢的淬透性，还提高了钢的磨损硬化率和磨损硬化效果。例如，马氏体中合金钢30Cr4MnSiMoRE和马氏体低合金钢30CrMnSiMoRE在冲击磨料磨损试验中表现出色，中合金钢的冲击磨损硬化率比低合金钢提高了20%以上，磨损硬化硬度较高，工业试验中球磨机衬板寿命提高了50%以上。

  六、耐磨球墨铸铁技术

  耐磨球墨铸铁是中国特色的钢铁耐磨材料，是铸造钢铁耐磨材料的五大类别之一。近年来，耐磨球墨铸铁及其铸件的共性技术进展集中体现在机械行业标准JB/T 11843—2014《耐磨损球墨铸铁件》中。该标准依据热处理方式和主要显微组织将耐磨损球墨铸铁及其铸件分为5个牌号。这些材料在室温下的硬度和冲击韧性应符合相关标准规定，共性技术特征是高碳(C)含量、较高硬度和较高硬韧性。

  近年来，高硬韧等温淬火含碳化物奥铁体球墨铸铁(QTMCD或CADI)技术成为共性技术进步亮点之一。通过少量Cr和Mn合金化，促使结晶出少量高硬度碳化物，并通过等温淬火热处理，使基体组织转变为高韧性的奥铁体组织，显著提高了耐磨件的硬度和耐磨性。例如，安徽宁国在等温淬火含碳化物球墨铸铁磨球的生产应用方面取得了显著成果，成为全国等温淬火含碳化物球墨铸铁磨球产业化示范基地。

  七、耐磨铸造复合材料技术

  耐磨铸造复合材料是铸造钢铁耐磨材料的五大类别之一。近年来，国内外耐磨铁基复合材料及其铸造共性技术进展集中体现在国家标准GB/T 26652—2025《耐磨损复合材料铸件》中。该标准依据复合成形工艺和耐磨损增硬体材料，将耐磨铁基复合材料及其铸件分为4个类别及8个牌号。这些材料在室温下的增硬体硬度应符合相关标准规定，共性技术特征是具有高硬度的增硬体材料、较高韧性的钢铁材料基材，耐磨损复合材料及其铸件具有显著的高硬韧性特征。

  近年来，预制体增硬铁基铸造复合材料技术成为共性技术进步亮点之一。通过颗粒和小块陶瓷预制体增硬铁基铸造复合材料，解决了陶瓷与钢铁的界面冶金结合难题，显著提高了耐磨件的硬度和耐磨性。例如，ZTA陶瓷预制体增硬高铬铸铁基铸造复合材料在立式磨机磨辊和磨盘衬板等耐磨件中表现出色，耐磨性和使用寿命显著提高。

  八、钢铁耐磨材料与铸件标准化体系

  过去15年，我国钢铁耐磨材料与铸件行业产业与专业领域重点开展了耐磨损钢铁材料关键技术、共性技术与系列国家标准的有机结合，致力于耐磨材料共性技术与系列国家标准的紧密关联，将耐磨材料共性技术及时纳入国家标准。我国钢铁耐磨材料与铸件标准化体系主要为系列国家标准(GB)和机械行业标准(JB)，还包括耐磨件应用行业冶金(YB)、建材(JC)、电力(DL)和铁道(TB)等行业标准以及中国铸造协会(团体)标准(T/CFA)。这些标准被全行业产业高度重视，责无旁贷地贯标和采标生产与应用。

  九、钢铁耐磨材料与铸件产业技术发展趋势

  (一)产业面临的严峻形势与任务

  当前，耐磨铸件市场疲软和需求不足，国际关系及国际贸易战对耐磨件出口的影响，国内绿色生产及高环保要求对钢铁耐磨材料与铸件产业的挑战，耐磨材料行业研发投入少、耐磨件技术创新不足和产品质量有待提高。面对这些形势与挑战，钢铁耐磨材料与铸件行业产业的重点任务是研发、生产及应用高质量钢铁耐磨材料及其耐磨件，延长耐磨件寿命，提高耐磨损、不断裂、不变形的性能和高性价比。

  (二)产业化技术发展方向

  未来，钢铁耐磨材料与铸件产业化技术发展方向包括：

  以提高纯净度为目标的冶炼精炼生产技术。

  随形金属型和铁型覆砂生产技术。

  以提高晶粒度等级为目标的钢铁细晶控制技术。

  含碳化物(陶瓷相)高锰钢技术。

  高硬度过共晶高铬铸铁技术。

  高硬化率耐磨中高碳贝氏体合金钢技术。

  陶瓷颗粒与预制体增硬钢铁基耐磨损复合材料技术。

  机器人与机械手的应用技术。

  耐磨钢先铸后锻技术。

  耐磨钢铁挤压铸造成形技术。

  以成分均匀化为目标的热处理技术。

  以延寿为目标的先进高效专用热处理技术。

  绿色环保的铸造和热处理技术(减少粉尘、烟尘、气味、固废)。

  耐磨件再制造修复技术。

  冶金行业耐磨低合金钢钢板制造技术。

  (三)产品近期研制热点和市场增长点

  近期，钢铁耐磨材料与铸件产品的研制热点和市场增长点包括：

  半自磨机衬板及其配套研磨介质(磨球)。

  陶瓷增硬铁基铸造复合材料及其铸件。

  破碎废钢和矿石用大型锤式破碎机锤头。

  渣浆泵过流件。

  (四)产业影响力

  我国钢铁耐磨材料与铸件产品在部分领域领跑，如等温淬火含碳化物奥铁体球墨铸铁件、双金属(双液和镶铸)铸件、铸造磨球与磨段;部分领域跟跑，如过共晶高铬铸铁渣浆泵过流件和大块陶瓷预制体增硬铁基复合材料;大部分领域并跑。我国钢铁耐磨材料与铸件产品由大变强尚需进一步努力。

  (五)产业发展趋势

  未来，钢铁耐磨材料与铸件产业将面临以下发展趋势：

  因产品低端及市场与环保压力，部分耐磨铸件企业关停或重组。

  产品质量及性价比高，管理水平高的耐磨铸件企业并购部分同行企业，产业集中度提高。

  企业加大环保投入，满足绿色制造要求。

  通过学习和实践，企业及企业家管理水平提升。

  企业重视质量管理体系建设与实施。

  企业愈加重视产品及技术研发与企业技术改造。

  企业愈加重视研发平台、质检平台、商务贸易平台的投入与建设。

  企业愈加重视国家标准和机械行业标准对产业的规范、支撑、指导和引领作用。

  企业愈加重视产品达标生产，同时着力制定和实施生产工艺控制标准，稳定持续产出高质量耐磨件。

  企业愈加重视以产学研合作为核心，政行产学研用合作，培养工程技术和管理人才，研发新技术和新产品，提高产品及技术研发水平。

  十、总结

  2025年，我国钢铁行业在高硬韧耐磨材料领域取得了显著的技术进展。通过高硬韧耐磨损钢铁材料理论的指导，行业在耐磨奥氏体锰钢、耐(抗)磨白口铸铁、非锰系耐磨钢、耐磨球墨铸铁和耐磨铸造复合材料等技术方面取得了重要突破。这些技术成果不仅提高了钢铁耐磨材料的性能，还推动了相关产品的广泛应用。同时，我国钢铁耐磨材料与铸件标准化体系的不断完善，为行业的规范化发展提供了有力支持。未来，钢铁耐磨材料与铸件产业将面临新的挑战和机遇，通过技术创新和管理提升，有望实现由大变强的转变，为我国工业发展提供坚实的材料保障。