报告网网讯,随着工业化进程的加速和制造业的升级,耐磨钢作为一种关键的高性能材料,正迎来新的发展机遇。2025年,耐磨钢行业预计将在技术创新、产品性能提升以及应用领域拓展等方面取得显著进展。本文通过对耐磨钢的应用行业、国内外发展现状以及最新研究进展的分析,探讨行业的未来发展方向。
《2025-2030年中国高耐磨铬钢市场专题研究及市场前景预测评估报告》指出,磨损是金属材料失效的主要形式之一,对设备的使用寿命和经济性产生了重大影响。我国每年因磨损造成的金属材料浪费量达数百万吨,经济损失约占国民生产总值的1%~4%。随着全球钢铁材料的不断更新换代,高强度、高硬度的耐磨钢材料成为缓解设备磨损、延长使用寿命的关键。耐磨钢被广泛应用于煤矿机械、工程机械、矿山机械以及农用机械等领域,其市场需求随着经济的发展和技术的进步而不断增长。近年来,国内耐磨钢行业在技术研发和产品性能提升方面取得了长足的进步,但在高端产品领域仍与国际先进水平存在一定差距。未来,耐磨钢行业需要进一步加强技术创新,提升产品质量,以满足日益增长的市场需求。
一、耐磨钢的应用行业分析
耐磨钢的市场需求随着我国经济的持续增长而不断扩大,尤其在装备制造业等工业化领域,耐磨钢的应用前景广阔。根据耐磨板的用量统计,煤矿机械、工程机械、水泥机械和火电设备是耐磨钢的第一梯队客户群体,这四大行业占据了耐磨钢市场的主导地位。煤矿机械行业对耐磨钢的需求量巨大,每年约占耐磨钢总需求量的30%,主要用于大型煤矿综采设备的制造。工程机械行业则广泛应用于装载机、推土机、挖掘机等设备的关键部位,如侧刃板、斗底板和铲斗刀板等,这些部位需要高强度、高硬度的耐磨钢来抵御恶劣的工作环境。水泥机械行业和火电设备行业也在沥青搅拌站、混凝土搅拌罐车、刮板捞渣机等设备中大量使用耐磨钢,以提高设备的耐磨性能和使用寿命。
矿山机械、环保设备和冶金机械是耐磨钢的第二梯队应用领域。矿山机械中的球磨机、破碎机等设备需要高锰合金铸钢或进口耐磨钢作为衬板,以应对高强度的磨损。环保设备中的垃圾压缩车车厢、压滤机衬板等部位也对耐磨钢的性能提出了较高要求。冶金机械中的烧结机、高炉炉顶旋转料槽等设备同样依赖耐磨钢来保障其正常运行。
农用机械是耐磨钢的第三梯队应用领域,虽然其市场需求相对较小,但随着农业机械化水平的提高,耐磨钢在耕作机械中的应用也在逐渐增加。例如,铧式犁、圆盘犁、圆盘耙等设备的关键部件需要耐磨钢来提高使用寿命,减少磨损带来的经济损失。
二、国内外耐磨钢的发展现状
(一)国外耐磨钢的发展现状
国外在耐磨钢的研究和生产方面起步较早,已经形成了丰富的产品系列,并制定了统一的性能标准。世界最大的耐磨钢生产企业之一的SSAB公司生产的HARDOX系列耐磨钢,涵盖了从HARDOX350到HARDOX600等多个硬度等级的产品。该系列在低耐磨等级下具有超高韧性,在中耐磨等级下具备良好的加工性和焊接性,而在高耐磨等级下则兼具超高硬度和良好的韧性。此外,SSAB公司生产的HARDOX EXTREME是目前世界上强度最高的耐磨钢,其名义硬度达到洛氏硬度60HRC、布氏硬度650~700 HBW。
德国的蒂森克虏伯公司生产的XAR系列耐磨钢,除了传统的400~500HBW级别外,还开发了适用于中低磨损环境和耐高温性能的XAR400W,以及高硬度、高耐磨性能的XAR600。该系列钢板的布氏硬度范围为300~600HBW,能够满足各种耐磨环境的需求。日本的JFE公司生产的EVERHARD系列耐磨钢,根据客户使用需求分为标准系列、合金系列、高韧性系列和超耐磨系列。其中,标准系列注重硬度的力学性能指标,合金系列通过添加Cr、Mo等元素提高钢板的韧性,高韧性系列则通过特殊控制P、S含量并添加适量合金元素,使产品在低温下仍具有较高的冲击韧性。超耐磨系列EVERHARD-SP通过添加其他合金元素并结合特殊工艺,进一步提高了产品的耐磨性。
(二)国内耐磨钢的发展现状
国内耐磨钢的发展起步较晚,但近年来取得了显著进步。2009年,我国制定了工程机械用高强度耐磨钢板国家标准(GB/T 24186—2009),将耐磨钢划分为NM360~NM600共七个耐磨等级,并对不同等级产品的成分和性能做出了详细规定。然而,与国外先进水平相比,国内耐磨钢产品在综合性能上仍存在一定差距。例如,国家标准对NM500级及以上的耐磨钢产品的抗拉强度、断后伸长率和冲击韧性未作要求,对NM450级及以下产品的性能要求也相对较低。
目前国内能够生产高强度耐磨钢的厂家主要有宝钢、舞钢、南钢、鞍钢等。宝钢公司生产的B-HARD系列厚板耐磨钢可供厚度6~90 mm,宽度1 300~4 200 mm,包括基础型、合金型和易焊接型等多种产品,能够满足不同用户的需求。舞钢开发的WNM360~WNM550系列耐磨钢,供货厚度为8~80 mm,适用于高磨损、高冲击环境,具有优异的低温冲击性能和焊接性能。鞍钢开发的AM系列耐磨钢,硬度等级在360~500HBW之间,可生产厚度范围为8~60 mm。南钢采用TMCP+回火的方式生产低等级耐磨钢,具有简化生产流程、节约能源等优点。
尽管国内个别钢厂能够稳定生产NM450强度级别以下的产品,但能够生产高级别耐磨钢NM500~NM600的钢企仍然较少。国内耐磨钢的总产量约为30万吨,主要产品为NM360~NM450。在应用下游用户反馈中,国内各钢厂生产的耐磨产品仍存在硬度不均、低温冲击性能差、不易加工和焊接、使用寿命短等缺点,而进口耐磨钢板在提高硬度级别的同时仍能保持较好的低温韧性。因此,国内高端耐磨钢市场仍依赖进口产品,主要采购自瑞典SSAB公司的HARDOX系列和日本JFE公司的EVERHARD系列。
三、我国耐磨钢最新研究进展
(一)国内外耐磨钢夹杂物控制水平研究
研究表明,国内耐磨钢在夹杂物控制水平上与国外先进水平存在一定差距。通过对国内两家钢厂和日本钢厂的耐磨钢夹杂物进行分析,发现国内A钢厂的耐磨钢经过钙处理后,夹杂物尺寸与日本钢厂相当,但数量密度较大。日本钢厂的夹杂物类型主要包括CaO、CaO-Al₂O₃、MgO-Al₂O₃、MgO-Al₂O₃-CaO和TiN、Ti(C,N)等,而国内A钢厂的夹杂物中CaS和CaO含量增加,B钢厂的耐磨钢中则发现MnS析出,经轧制后呈长条状。在硬度均匀性方面,日本钢厂的耐磨钢基体平均硬度为447HV,组织硬度分布均匀,而国内A钢厂和B钢厂的耐磨钢基体硬度均匀性波动较大,组织控制水平仍有待提高。
(二)高强韧性NM600控轧控冷关键工艺研究
通过实验室研究,为获得细小的原始奥氏体晶粒,第一轧程控制轧制单道次压下率在15%~25%时,坯料表层和心部同时发生充分的动态再结晶。第二轧程终轧温度控制在850~890°C之间,根据NM600奥氏体连续冷却转变曲线,轧后空冷驰豫开始温度设定为852~872°C,空冷弛豫终止温度设定为772~792°C,并通过在线控制冷却至640~660°C。通过控轧控冷关键工艺研究细化晶粒尺寸,试验钢成分设计如下:C 0.36%~0.43%,Mn 0.95%~1.45%,Cr 0.45%~0.70%,Mo 0.15%~0.40%,Ni 1.25%~1.65%,B 0.001%~0.006%。热处理采用控速淬火+低温回火,工业化生产的NM600显微组织中马氏体板条束平均宽度为0.6021~1.7453μm,不仅保证了高硬度,还具有良好的强韧性及高延伸性能。
(三)淬火工艺对NM600组织和性能的影响
研究发现,随着淬火温度的提高,试验钢的硬度、强韧性等力学性能逐渐变好,淬火温度在880~900°C时,试验钢的力学性能最佳。当淬火温度大于880°C时,试验钢的显微组织均为板条状马氏体,且随着淬火温度升高,原始奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,马氏体板条尺寸也会变大。不同温度淬火态NM600的力学性能如下:热轧态(ReL/MPa 648,Rm/MPa 1010,A/% 10.5,表面硬度/HV 276,冲击温度/℃ -40,KV2/J 74);820°C淬火态(ReL/MPa 1580,Rm/MPa 1930,A/% 12,表面硬度/HV 596,冲击温度/℃ -40,KV2/J 23);850°C淬火态(ReL/MPa 1593,Rm/MPa 1930,A/% 13,表面硬度/HV 598,冲击温度/℃ -40,KV2/J 24);880°C淬火态(ReL/MPa 1634,Rm/MPa 2000,A/% 13,表面硬度/HV 617,冲击温度/℃ -40,KV2/J 27);910°C淬火态(ReL/MPa 1587,Rm/MPa 1910,A/% 13,表面硬度/HV 612,冲击温度/℃ -40,KV2/J 32)。
(四)回火温度对NM600组织和性能的影响
研究表明,NM600热轧淬火态试验钢经过回火处理后,耐磨钢行业现状分析指出,随着回火温度的升高,试验钢内部显微组织由板条贝氏体和少量马氏体逐渐转变为粒状贝氏体和弥散的碳化物。当回火温度高于200°C时,贝氏体和铁素体板条溶解析出的碳化物产生的强化作用不再明显,导致试验钢的各项力学性能出现下降。最终分析得出,NM600在200°C回火时可使试验钢获得良好的强韧性匹配。
四、结论
国内耐磨钢行业近年来取得了显著进步,部分高级别耐磨钢性能已达到国际先进水平,有望逐步实现国产化替代。煤矿和工程机械行业目前是耐磨钢的主要应用领域,随着我国经济发展的布局以及农业机械化水平的提高,农机行业将成为未来耐磨钢需求潜力巨大的领域。国外耐磨钢生产企业的产品丰富且分类细化,能够根据不同客户的需求提供定制化产品。国内少数钢厂如宝钢已开始进行产品分类,逐步与国际接轨,但在低温冲击、折弯等力学性能方面,国内产品与国外知名品牌如HARDOX、EVERHARD仍存在一定差距。未来,国内耐磨钢行业需要进一步加强技术创新,提升产品质量,以满足高端市场的需求。