宝钢在耐磨钢领域的创新：提高强度和可持续性

材料磨损是各行各业的常见问题，据估计，由于磨损，每年消耗200万至300万吨钢材。资源和能源限制变得越来越明显，环境保护问题也越来越严重。长期以来，顶级耐磨钢的全球市场一直由外国公司主导，例如瑞典的SSAB（包括芬兰的RUUKI）和日本的JFE。随着中国工业的快速发展，机械设备在服务环境中变得越来越复杂、规模化、轻量化和多样化。对高强度、坚固、形状复杂、低损耗和环保的需求激增 耐磨钢 材料，这些材料正迅速被各个行业所采用。宝钢是中国最大、最先进的钢厂，正在耐磨钢领域迅速发展，不断推出符合国际领先标准的产品。

技术创新

我们克服了板条马氏体底部结构细化和ω-碳化物沉淀的协同控制技术，开发了对马氏体底部结构、多尺度沉淀和贝氏体相进行精确控制的高强度耐磨钢。我们首次实现了 NM600F 级产品的批量生产，其最高强度为 2000MPa。通过利用微合金和合金元素的协同效应，我们确保淬火性，同时最大限度地减少合金添加量，增强强度韧性匹配并降低淬火应力。目标钢等级是 2000MPa 的耐磨钢 NM600，以低碳板条马氏体的微观结构为特征。微观结构控制单元由原始奥氏体晶粒、包裹、方块和板条组成。方块宽度是强度的有效控制单位，而包裹大小是韧性的有效控制单位。通过控制马氏体微观结构中的块体和包裹，我们可以管理马氏体耐磨钢的强度和韧性。继不同强度的F级耐磨钢的工业化之后，-60°C的韧性与其强度和耐磨性完美匹配，这标志着2000MPa的超高强度首次开发 E 和 F 级耐磨钢。这解决了高硬度带来的韧性控制挑战，并超过了 SSAB 的 -40°C 低温冲击韧性极限。

质量控制技术

我们开发了一种 “中碳 + 硼 + 铌 + 铬 + 钼” 千兆级马氏体耐磨钢铸件质量控制技术。

（1）我们精心设计了连续铸机红坯压力控制的动态调整方法，以提高马氏体耐磨钢坯的内部质量。利用固化传热的二级模型来计算钢坯每个扇区的厚度，我们可以在不同厚度下实现动态稳定性。精确控制红钢坯压力的动态调整，实现了不同浇注条件下的自适应平滑过渡，从而提高了耐磨钢坯的内部质量。钢坯质量分级后，中心偏析 C0.5 和中心孔隙率 0.5 的比例从 75% 增加到 93.4%，尤其是 NM500 对于 NM600 等级产品，该比例已从 61% 增加到 93.4%。

（2）我们开创了一种通过控制二次冷却来减少耐磨钢连铸头尾坯表面裂纹的方法。通过跟踪高端耐磨钢产品连铸开尾阶段的钢坯头和尾部，实时调整二次冷却水，实现钢坯头尾部的弱冷却，自适应地提高头尾坯的表面温度，减少表面横向裂纹的发生，显著提高耐磨钢产品的质量。该技术是高端耐磨钢坯连铸工艺中的首创技术，突破了 “中碳 + 硼 + 铌 + 铬 + 钼” 马氏体耐磨钢方坯实现良好的内部和表面质量的技术壁垒。我们还开发了狭义成分控制方法和清洁钢熔炼技术，以增强成品钢性能的稳定性。

热处理控制系统

我们提出了一种Nb-V-Mo-Ti成分系统和可控的热处理工艺，该工艺可在低温下分散颗粒，以防止在严重磨损期间出现和扩大裂纹，并防止M晶界在酸碱和高温环境中迁移，从而增强马氏体稳定性。在极端寒冷、砂岩永久冻土、酸碱和高温等特殊条件下，耐磨性提高了1.18至1.53倍，实现了高耐磨性、低损耗和环保发展。

（1）在开发具有良好侵蚀磨损性能的高温耐磨钢时，我们添加了Nb、V、Mo和Ti等马氏体固溶强化稳定元素，以提高抗变形和加工硬化程度以及回火稳定性，实现高温强化。这确保了马氏体耐磨钢的拉伸强度和布氏硬度不会随着温度的升高而降低太多，满足了高温使用条件下良好的耐磨性要求。② 通过采用可控温度和速度的淬火热处理工艺，我们在淬火冷却过程中促进细小和分散的镍、钼、钒和其他微合金元素的C、N化合物的析出。精细和分散的Nb（C，N），Mo（C，N），V（C，N）可防止晶界迁移并提高晶粒生长温度，从而实现了具有细晶强化和强化沉淀双重效果的淬火钢板。最终，在100~500°C的使用过程中，钢板仍然保持细晶强化和析出强化的双重作用，在高温下稳定钢板的拉伸强度和布氏硬度，提高耐高温耐磨性。NM500-TUF 的耐磨性是普通 NM500 的 1.7 倍。

（2）在低损耗高耐磨钢板的核心技术研发中，在钢板的淬火加热过程中，Ti或V耐磨钢板中原有的精细变形组织和大量细分散的沉淀物加速了Ti或V的碳氮化合物的均匀扩散过程，缩短了加热和保温时间。在淬火冷却过程中，Ti或V的碳和氮化合物的均匀析出被瞬间冻结，从而避免了碳化物和微合金的聚集以及其他强化阶段，从而实现了均匀的布氏硬度、良好的耐磨性，以及与高级耐磨钢的强度和韧性完美匹配。

采用这种工艺，耐磨钢的微观结构为细板条马氏体，马氏体 “板条束” 的百分比在60％至90％之间，平均尺寸为0.6021至1.7453μm，马氏体 “板条块” 的百分比在10％至40％之间。这实现了对高级耐磨钢中马氏体形态的灵活控制，其耐磨性比相同硬度的耐磨钢高 1.18 到 1.53 倍。

特殊耐磨钢

我们创新地将纳米TiC和残留奥氏体引入高强度和韧性的板条马氏体耐磨钢中，成功开发出一系列形状复杂的耐磨钢板。在国际上，我们首次实现了 180° 的焊后成型和大负荷疲劳，焊缝中没有裂纹扩展，应用于超大型硬岩表面压实机和其他极端设备制造。钢板焊接、成型和疲劳磨损指标已达到国际领先水平。一种预沉淀第二相颗粒并控制其生长的新方法，将超硬的纳米TiC颗粒引入马氏体基体中，并控制热处理过程以将其保留和分散在马氏体基体中，实现薄膜状亚稳态残留奥氏体组织的5％至15％，从而在不增加碳含量和合金元素的情况下提高钢板的焊接性能和韧性。第一台 1100MPa 高强度、360 度轧辊成型车轮耐磨型 NM360-YLJ 问世，解决了马氏体基体上纳米碳化钛和亚稳态奥氏体的均匀分散控制问题，并在国际上首次实现了耐磨钢板焊后180°弯曲成型和焊缝中没有裂纹扩展的大负荷疲劳，应用于超大型硬岩表面压实机和其他极限设备制造。钢板焊接、成型和疲劳磨损指标已达到国际领先水平。

我们率先推出了 “约束温度淬火+热风循环高精度超低温回火” 耐磨钢板低内应力控制技术，解决了1100~2000MPa超高强度宽厚耐磨钢板低残余应力和高均匀度控制的国际难题，满足长焊接、冲压、深冲压、大角度多级弯曲、辊压和压圈成型的要求。我们成功开发了世界上第一套钢板约束温度淬火、钢板轧制淬火设备和高平整度淬火技术，厚度为4mm，宽度为3000mm的钢板整板淬火不均匀度≤3mm/2m，并且在国际上首次实现了批量淬火生产。我们成功开发了一系列耐磨钢板约束淬火变形机构和低残余应力淬火方法，发明了多机架高刚性伺服控制辊系统、阵列射流水刀、板形智能检测与自学习等核心系统，并开发了高扭矩大速比传动控制技术、液压多缸同步控制技术、差分拉伸淬火技术、非对称淬火技术、多支架辊间隙优化控制技术、头尾板形状控制技术等成套超薄钢板轧制淬火技术，钢板淬火无头尾敲击/、中/边波等板形缺陷，为生产和研发高品质耐磨钢板奠定了设备技术基础。

我们成功开发了150~750°C的高精度、热风强制对流循环回火技术，回火时均匀度为±3°C，低温均匀度达到国际领先水平。我们研究了多源脉冲射流加热下燃烧场-温度场-流场的相互作用机理，分析了非稳态对流-辐射-传导耦合传热的控制机制，阐明了温度场和流场的影响因素和规律。基于旋转阵列有序控制以提高炉温均匀性，我们开发了基于高强度循环热气喷射的高精度加热和高均匀性的传热控制技术。

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宝钢集团和宝辉钢铁有限公司

宝钢在耐磨钢领域的持续创新和突破推动了 NM500 tuf 和 NM600 等新材料的开发，这些材料在硬度、耐磨性和耐低温冲击性方面具有优异的性能。这些产品得到了国内外业界的认可，包括三一重工和中国造船等世界知名企业。 宝辉钢铁有限公司，作为深耕宝钢二十多年的钢铁经销商，对宝钢的产品有全面的了解，长期保持充足的库存。同时，它深度参与宝钢耐磨钢系列新产品的开发，拥有丰富的技术储备，可以为客户提供最新的耐磨钢产品以及全方位的技术支持。如果您对产品和技术有任何疑问， 请联系我们，我们将有专业的钢铁专家为您解答。