衬板是用来保护球磨机筒体,使其免受研磨体和物料直接冲击和磨擦的关键重要易损件。目前,我国使用的大型球磨机衬板多为高锰钢材质,虽韧性较好,但耐磨性不足,屈服强度低,使用过程中易产生变形,致使磨机衬板因螺栓拉断而脱落,无法与硬度高、耐磨性好的高铬铸铁磨球匹配使用。高铬铸铁衬板显示了优越的抗磨性能,干磨损工况下其寿命是高锰钢衬板寿命的2～6倍,但由于高铬铸铁脆性较大,在承受一定冲击力、磨料磨损的工况条件下,曾出现断裂失效现象,表现出韧性的不足。因此,应用高铬铸铁制作大型球磨机衬板不够安全。本文在探讨国内外衬板应用及发展的基础上,为满足衬板既具良好的耐磨性又具有一定的韧性,提出了采用双金属复合铸造衬板的工艺方法。即将具有良好韧性的低碳钢与具有优良耐磨性的高碳钢通过铸造的方法复合成为一个整体,使双金属复合铸造衬板的工作面具有优良的耐磨性,非工作面具有良好的韧性。本论文借助HR-150A洛氏硬度计、Olympus显微镜、SEM、EDAX、TEM以及ZBC-300摆锤式冲击试验机、MLD-10动载荷磨料磨损试验机等检测方法,着重研究了双金属复合材料的化学成分、铸造工艺方法及热处理工艺参数对复合衬板材料的硬度、微观组织、耐磨性的影响。实验结果表明:双金属复合衬板结合区的结合性能普遍高于单一高碳钢的冲击韧性;当等温淬火温度为290℃时,具有最高的冲击韧性值23J/cm2,耐磨面HRC59;断裂区域以高碳钢处断裂、脆断为主,伴随着部分韧断;经等温淬火热处理工艺处理的试样,其耐磨性均是Mn13的2倍以上,当磨损时间为1h、冲击次数为100次∕min、磨粒为0.1～4mm石英砂的磨损条件下,290℃等温处理的试样具有最好的耐磨性能;采用双金属复合铸造工艺生产的衬板,结合区形成了良好的冶金结合,整体具有优良的耐磨性和良好的韧性。经860℃奥氏体化、290℃等温淬火后,双金属复合铸造衬板具有相对最好的综合力学性能,其使用寿命比国内常用的“高锰钢”材质衬板提高40%以上。