当前耐磨材料在机械、建材、水泥、交通等许多行业被广泛应用,因耐磨材料性能不足所引起的摩擦磨损造成的经济损失相当巨大,本文的目的在于改善和提升耐磨材料的力学及耐磨性能,以期节约生产成本的同时能够减少因磨损所带来的经济损失。本文主要涉及了高铬耐磨铸球的化学成分及变质处理研究、铸造工艺仿真模拟研究及后期的热处理研究。在原有化学成分下,分别添加了百分比含量为0%、0.3%、0.6%和1.0%的钇基重稀土变质剂进行变质处理,研究结果表明钇基重稀土变质剂对材料的力学性能有较为明显的影响,变质剂含量为0.6%时,铸态磨球具有较为优异的综合力学性能。铸态试样平均硬度达到54.3HRC,冲击韧性值达到4.8 J/cm2,比未经变质的试样分别高出约6.26%和26.32%。变质处理对热处理态试样的宏观硬度及组织的微观硬度基本没有影响,但是对其冲击韧性值有明显的促进作用,在950℃淬火+350℃回火的工艺下,含0.6%的钇基重稀土变质剂的试样冲击韧性值比相同热处理工艺下未经变质处理的试样高约18.0%,硬度达到63.3HRC,冲击韧性值达到5.9 J/cm2。其他元素成分不变时,随着碳元素含量的增加,铸态和热处理态材料的硬度逐渐增大,冲击韧性值逐渐减小。铸态下含1.3%铜和0.9%钼的试样平均硬度值要比不含这些元素的试样小7.8%左右,但冲击韧性值增大约21.1%。小块试样中钼和铜元素强化材料的作用难以得到体现,对于体积较大的耐磨磨球而言,铜和钼元素能显著增强磨球的淬透性。对高铬耐磨铸球进行了铸造工艺仿真模拟,分别使用了砂型、金属型和铁模覆砂铸造工艺。模拟结果表明采用铁模覆砂铸造工艺,且控制不同部位覆膜砂的厚度,综合仿真模拟结果最优,该工艺下能控制磨球不同部位的凝固时间,实现顺序凝固,缩孔缩松分布体积大幅减小,形成的缺陷为缩孔和缩松的复合类型。二次支晶臂间距约为0.045～0.07mm,磨球700℃时的最大等效应力大小为292.368MPa,这一应力与磨球在此温度下的固有强度相当,发生冷裂和热裂的可能性都较低。铁模覆砂工艺在1440℃的浇注温度及300℃的金属型保温温度下,磨球的缩孔缩松出现的机率较小,磨球晶粒尺寸较佳。热处理研究表明在相同的淬火温度下,回火温度越高,耐磨材料的宏观硬度、微观基体组织及共晶组织显微硬度均出现下降,但材料的冲击韧性则增加明显。材料只淬火无回火处理时,同铸态性能相比硬度增加明显,但冲击韧性值增加较少。EDS分析表明该种成分下的共晶碳化物类型为M3C和M7C3的混合型碳化物,脱稳处理时所析出的二次碳化物为M7C3型碳化物。高铬耐磨铸球在950℃淬火+350℃回火时能够获得较高的综合力学性能,宏观硬度达到59.2HRC,冲击韧性值为5.1 J/cm2,相比于铸态,硬度和冲击韧性分别提高了26%和55%。