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项目年度编号
2400040036
中图分类号
TG142.72
成果公布年份
2024
成果简介
磨损是材料失效三大原因(磨损、腐蚀和断裂)之一，中国每年因摩擦磨损带来的经济损失约占GDP的4%。研发和应用高性能耐磨钢是减少磨损损失的重要途径。传统耐磨钢主要依赖硬度提升耐磨性，而高的硬度使得切削、成型和焊接困难，耐磨性与加工性之间存在矛盾。随着装备制造向着高效化、服役长寿化和应用条件苛刻化方向发展，迫切需要兼具高耐磨性和加工性的新型高耐磨钢铁材料。
项目在国家和企业科技计划支持下，建立了在保持良好加工性前提下提高钢材耐磨性的理论，开发了新一代耐磨钢工业化制造和应用关键技术，突破了传统耐磨钢依赖硬度增强耐磨性的瓶颈，实现了产业化和大批量应用。
项目取得创新成果如下：1.突破了传统耐磨钢基于硬度的设计理念，国际上首次提出并实践了多尺度TiC调控与增强耐磨性理论，揭示了高Ti耐磨钢中TiC呈现独特的“三阶段析出”规律和“微米−亚微米−纳米三峰分布”特征，实现了在保持良好加工性前提下耐磨性大幅提升。2.攻克了超低N冶炼、高Ti钢无裂纹连铸控制和多尺度TiC连铸−热轧−热处理全流程调控等高Ti耐磨钢关键制备技术，国际上首次实现Ti含量大于0.5%的高Ti钢工业生产和应用。3.开发了以超细晶马氏体(UFG−M)、马氏体+奥氏体复相(M+A)和铁素体(F/AF)为基体的三类高Ti耐磨钢板，其耐磨性达到相同硬度级别传统耐磨钢的1.5倍以上，形成了基于TiC调控的新一代耐磨钢板品种体系。4.突破了新型耐磨钢焊接和耐磨性评价方法，研制成功耐磨性评价装置。首次提出了“有效碳当量”概念及计算公式，利用Ti降低碳当量，并优化焊接接头坡口设计，解决了高Ti耐磨钢焊接难题；研发出全方位模拟煤炭采运工况的台架磨损试验装置，建立了工况耐磨性评价方法。
项目获得授权发明专利23项，实用新型专利2项，发表论文36篇；修订耐磨钢国标1项，制订高Ti耐磨钢团标1项。以翁宇庆院士为主任、田志凌正高工为副主任的评价委员会专家一致认为该项科技成果“总体达到国际领先水平”。
项目开发出耐磨钢的耐磨性比国内外同级别常规耐磨钢提高50%以上，达到国际最好水平，具有重大创新性和重要学术价值。近三年，项目累计生产高性能耐磨钢22.1万吨，耐磨部件1.88万套，实现销售收入39.8亿元，新增利税6.9亿元，产品大量应用于煤炭机械、工程机械、港口机械和海洋疏浚装备等，为中国重大装备制造和一带一路等建设提供了支撑，经济社会效益显著。
完成单位
钢铁研究总院有限公司 东北大学 江阴兴澄特种钢铁有限公司 鞍钢股份有限公司 湖南华菱涟源钢铁有限公司 南京钢铁股份有限公司 山东钢铁股份有限公司 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 中煤张家口煤矿机械有限责任公司 中交上海航道装备工业有限公司
完成人
孙新军 白云 邓想涛 张涛 梁小凯 刘俊 朱秀光 梁亮 闫强军 王中学 熊雪刚 倪建锋 童帅 李拔 李艳梅 麻衡 刘宁 靳建锋 陈永梅 纪汶伯 王月香 张敏 侯东华 韩步强 张开华 刘旭辉 姜在伟
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