如何保持耐磨鋼板優良鑄造性能的同時，不斷提高其綜合力學性能，擴大其使用范圍，始終是材料工作者面臨的課題。 本課題從耐磨鋼板強韌化理論出發，通過添加耐磨鋼板合金元素進行成分優化設計，采用正交試驗法對耐磨鋼板中Ti、Cd、Zn含量及Sb變質進行優化實驗研究。
所以在不影響耐磨鋼板強韌化的同時,研究如何提高其在高溫下長期服役的尺寸穩定性,建立材料性能數據庫具有理論意義和實用價值。本文以ZL107為研究對象。首先,向其加入不同含量的耐磨鋼板。研究不同稀土含量對合金組織和性能的影響,然后,對變質后的耐磨鋼板以及未變質的耐磨鋼板進行不同的熱處理,研究不同熱處理對合金組織和性能的影響。
對鑄態和經過不同熱處理的不同Y含量的耐磨鋼板進行尺寸穩定性實驗,觀察耐磨鋼板在不同的熱暴露溫度下不同時間時的熱增長,探討稀土Y和熱處理對耐磨鋼板尺寸穩定性的影響。研究結果表明,稀土含量為0.1%時,通過T6熱處理(495℃×8小時+190℃×5小時)的合金可以得到最為理想的力學性能。通過T7熱處理(495℃×8小時+260℃×4小時)的合金可以得到最為理想的尺寸穩定性,但力學性能不佳。
耐磨鋼板由于其良好的鑄造性能成為鋁合金中使用較多、應用范圍較廣的一種合金系，其中耐磨鋼板除了具有良好的鑄造性能之外，還具有較好的氣密性等綜合性能，因而成為工業應用較廣的合金之一。由于普通耐磨鋼板的力學性能較差，尤其是韌性較差，無法滿足某些性能要求較高的零部件的需求，因而限制了該耐磨鋼板在鑄件上的應用范圍。
耐磨鋼板試驗中采取不同的熱處理工藝，并根據力學性能測試和正交試驗結果，考察合金元素加入量、變質劑加入量和熱處理工藝對耐磨鋼板性能的影響并得出最優化的實驗結果。同時，本文還考察了Na變質與Sb變質的區別及合金元素Ag的加入對耐磨鋼板性能的影響。 實驗結果表明，經過優化設計后的合金成分(wt％)為：在ZL107的基礎上添加0.116％Ti，0.116％Cd，0.043％Mg，0.916％Zn；優化變質劑為：采用占爐料質量2.5％的三元Na鹽(25％NaF+62％NaCl+13％KCl)變質劑。