摘要：本研究以煤机行业使用的ZG25MnNi和ZG30Mn2铸钢件为参照对象，借助于真空熔炼钮扣锭的试验方法，并辅以相应的热处理工艺，优化出适合于煤机工况的改良型铸钢材料，其主要成分范围为0.2%~0.4% C、1.0%~1.8% Mn、0.01%~0.04% Nb。改良型铸钢材料具有较高的硬度和更好的耐磨性，实际生产后改良型铸钢件的综合力学性能有明显提高。
铸钢件设计灵活，冶金制造适应性和可变性强，因此为保障安全，在矿山、煤炭行业设备的关键部件均采用铸钢件。颚板、锤头及衬板等耐受冲击磨损的零件一般为高锰钢铸件，机架则多为碳钢或低合金钢铸件[1]。从2006年新建煤矿投资构成来看，煤炭设备投资额所占比重为35%，设备投资比重大。然而煤机行业铸钢件也表现出使用寿命短、设备更新频繁的弱点。研究表明，性能不足或磨损失效是其重要原因[2]。为解决这一问题所做的工作推动了耐磨材料的发展[3]。在一些煤机行业挖掘设备中使用的ZG25MnNi（主要化学成分为0.252% C、0.492% Si、0.872% Mn、0.152% Mo、0.273% Ni、P和S含量均小于0.05%） 或ZG30Mn2（主要化学成分为0.295% C、0.329% Si、1.43% Mn、P和S含量均小于0.05%） 铸钢零件因综合力学性能不足、服役时间短，制约了企业的发展，因此设法提高其使用寿命有重要经济意义。
对铸件中合金元素含量进行控制和优化[4-5]，是一种改善铸钢件性能、延长其使用寿命的重要途径。铸钢件的性能除了取决于化学成分、工艺质量要求外，还可以借助不同热处理方法来获得优良的综合性能。适用于煤机工况的结构铸钢件常用的热处理手段有退火、正火以及调质处理[6-7]。企业直接进行材质改良工作受到生产成本和技术的限制，因此利用高校先进的技术设备进行材质改良优化，不仅具有重要科研意义，还具有重要的经济价值。
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