随着半自磨机的大型化,磨球尺寸逐渐增大,传统耐磨材质磨球已经不能适应大型半自磨机的磨矿需求。因此,开发一种强度高、硬韧性匹配好的大直径新型耐磨磨球是目前矿山企业急需解决的一大难题。贝氏体/马氏体复相组织具有良好的综合力学性能,强韧性配合较好,是耐磨材料的理想组织。论文以大直径磨球作为研究对象,结合课题组前期在贝氏体/马氏体复相钢衬板(合金成分为C-0.5～Si-2.0～Mn-3.0)方面取得的研究成果,并将该成果与大直径磨球的研制进行对接、移植,辅以少量的合金元素Cr和微量的B以增加淬透性和提高钢的强度,进行成分优化设计,研发一种适用于大直径磨球的低成本材质。对论文所设计的不同成分Si-Mn系中碳低合金钢进行水淬+盐浴等温、空冷预冷处理+盐浴等温等热处理,利用彩色金相分析和定量金相分析技术,区分并计算不同工艺所得到的贝氏体/马氏体复相组织中下贝氏体、马氏体、残余奥氏体的相对含量,结合性能测试,分析不同物相含量对复相钢性能的影响规律,探索贝氏体、马氏体及残余奥氏体的占比与材料性能的关联,为高性能贝氏体/马氏体复相钢的组织控制提供理论依据。研究结果表明：成分为C-0.5～Si-2.O～Mn-2.5～Cr-0.5～B-0.005的钢综合力学性能较好,适合用来制造大直径磨球；采用彩色金相技术能够有效区分复相钢中的下贝氏体、马氏体及残余奥氏体,结合定量金相分析,可以计算出复相组织中各物相的占比；空冷预冷处理+盐浴等温淬火和水冷+盐浴等温淬火热处理,可以获得下贝氏体含量(14.9～56.26%)不同的贝氏体/马氏体复相组织,材料性能较铸态有大幅度提高,冲击韧性提高92～183%、硬度提高31～55%,磨损性能提高1.4～2.3倍;减少C、Si、Mn元素的加入量可以增加贝氏体/马氏体复相组织中下贝氏体以及残余奥氏体的含量、降低马氏体的含量,从而增加钢的冲击韧性,适当降低硬度；盐浴等温前对钢进行空冷预冷处理,随着空冷时间的增加,下贝氏体的含量逐渐减少,马氏体与残余奥氏体的含量逐渐增加；复相组织中,下贝氏体含量为25～40%、马氏体含量50～70%、残余奥氏体含量5～14%时,复相钢的硬度≥55HRC以上,冲击韧性≥15J/cm2,硬韧性匹配较好；钢的屈服强度随着下贝氏体含量的增加,从1480MPa先增加到1532MPa,随后逐渐降低到1100MPa左右,下贝氏体含量为29%左右时,钢的屈服强度最高,达到1532MPa；耐磨性随着下贝氏体含量的增加,先降低,然后趋于平稳,随后再继续降低,下贝氏体含量在25～45%时,复相钢的耐磨性为6.2～7.5g-1,变化较小,稳定性高,可见,所设计的复相组织,具有较宽泛的变化稳定性,有利于降低了生产中对组织控制的难度。