随着国家环保要求的日益增高,重型运载车辆轻量化已经成为车辆制造企业的重要议题,重载车的减重、节能、安全和环保等方面备受人们的关注。NM600耐磨钢板通过其较高的硬度和超高的耐磨性可以用较薄的规格到达更高的安全设计指标,同时可以有效的降低车辆自重,达到节能环保的要求。然而,目前NM600耐磨钢的生产供货主要被国外大型企业垄断,国外企业主要通过先进的冶炼工艺和热处理工艺保证耐磨钢的性能,国内在NM600耐磨钢的生产技术上存在诸多难点需要攻克。因此,研究解决NM600耐磨钢生产关键技术,对于提高国内耐磨钢品质,完善国内耐磨钢品种,提升国际市场竞争力方面有着重要意义。本文在试验室条件下进行了 NM600耐磨钢的成分设计、熔炼、锻造,在四辊热轧机上进行多道次控制轧制和控制冷却,对在线淬火和空冷的热轧原材料进行热处理工艺研究,经过优化的热处理工艺获得了以板条马氏体组织为主的性能合格NM600耐磨钢。最后对NM600耐磨钢的磨损特性进行系统研究分析,提出新型耐磨机理。首先研究了试验钢组织粗化规律、高温变形规律和奥氏体冷却相变规律,为轧制工艺和热处理工艺提供基础支持。无铌试验钢在大于900℃后奥氏体组织显著粗化,含铌试验钢(0.05%)在大于1050℃后奥氏体组织明显粗化,并且粗化程度低于无铌试验钢。高温热压缩试验得出试验钢在不同温度、不同应变速率下的真应力-真应变曲线,获得了试验钢在热变形过程中动态再结晶变化规律。通过经典热变形本构模型,构建了材料的本构模型,模型预测能力具有95%以上的可信度。基于动态材料模型理论建立材料的热加工图,较准确地分析材料在不同变形温度和应变速率下微观组织的演化。在相变规律研究中发现,当冷却速度大于5℃/s时,全部转变成马氏体组织;当冷却速度大于10℃/s时,试验钢硬度继续增加。同时发现添加微量(0.05%)微合金元素铌对于相变规律的影响不显著。其次确定了最佳在线热处理和离线热处理工艺参数,得到性能合格的NM600耐磨钢。通过研究回火工艺参数对试验钢组织性能的影响,并结合奥氏体晶粒长大规律和奥氏体化温度下保温时间影响规律,设计出淬火+低温回火正交试验方案,研究了不同热处理工艺参数对两种试验钢组织性能的影响。含铌试验钢经900℃保温60min后水淬,再经200℃回火30min后,获得的组织为板条马氏体和少量残余奥氏体,组织硬度值为592HBW、抗拉强度2037.8MPa、规定塑性延伸强度1605.8MPa、断后伸长率11.1%、-20℃冲击功为16.8J,达到了 NM600低合金高强度耐磨钢的标准要求。同时研究了在不同冲击功和冲击磨损时间条件下试验钢冲击磨损性能。对经过最佳热处理工艺获得的合格NM600耐磨钢进行耐磨性能研究,含铌试验钢磨损失重量较低,说明铌元素的添加对耐磨性提高有利。铌元素主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来改善马氏体组织的耐磨性。针对在较高冲击功时磨损失重率反而降低的现象,提出新型磨损层耐磨机理,主要包括缓冲作用,润滑作用和磨屑的保护作用。最后研究了试验钢组织、冲击能量与材料磨损特性的相关性。材料的磨损过程是多因素耦合的复杂失效过程,通过不同因素之间的对比分析,针对磨损相关因素,提出提高材料耐磨性的思路。不同能量的冲击功作用在材料表面上时,材料表面表现出不同的磨损特征。低冲击功(0.5J)时,通过提高材料表面硬度提高耐磨性;中等冲击功(2.5J)时,优先保证材料具有较好韧性;高冲击功(5J)时,拥有较高硬度的同时还需保证材料具有良好的韧性。