在轟鳴的礦山深處與廣袤的建設工地上，各類重型機械正以其磅礴之力，開山鑿巖、移土填海。支撐這些“鋼鐵巨人”高效、安全、持久運行的核心要素之一，便是其廣泛使用且不斷演進的金屬材料。礦山機械與工程機械的作業環境極端惡劣，承受著巨大的沖擊、磨損、腐蝕與交變載荷，對構成其關鍵零部件的金屬材料提出了近乎嚴苛的要求。
一、核心要求：強度、韌性、耐磨與耐蝕
礦山與工程機械的工作特點決定了其材料選擇的首要標準。挖掘機的鏟斗、破碎機的顎板、礦用卡車的貨箱等部件，直接與礦石、巖石、泥土接觸，承受強烈的磨料磨損。因此，高硬度與卓越的耐磨性是這類材料的生命線，如高錳鋼（ZGMn13）因其在強烈沖擊下表面能迅速硬化（加工硬化）而內部保持良好韌性，被廣泛用于制造承受沖擊磨損的部件。大型結構的臂架、車架、回轉支承等，需要承受巨大的靜載與動載，高強度與高韌性的結合至關重要，以抵抗斷裂和疲勞失效，常用材料包括高強度低合金鋼（HSLA）、調質鋼等。在潮濕、含腐蝕性介質（如礦井水、融雪劑）的環境中，材料還需具備一定的耐腐蝕性能，以延長整體使用壽命。
二、關鍵材料類別與應用
- 鋼鐵材料：目前仍占據絕對主導地位。
- 高強度結構鋼：如Q345、Q460乃至更高強度的鋼材，廣泛用于機械的主體結構，在保證承載能力的通過“減重”設計提升能效與機動性。
- 耐磨鋼：如NM360、NM400、NM500等系列，通過調整碳、錳、鉻、硼等元素含量及熱處理工藝，獲得高硬度表層，專用于制造易磨損的鏟斗、襯板、刃口等。
- 合金鑄鋼與鑄鐵：用于形狀復雜、承受磨損的部件，如球磨機的襯板、軋臼壁等，具有優良的鑄造性能和綜合力學性能。
- 硬質合金：以碳化鎢為基體，鈷為粘結相。其硬度極高、耐磨性極佳，但韌性相對較差。通常以刀片、齒尖等形式釬焊或機械固定在挖掘齒、鉆頭、截齒等工具的尖端，作為“攻堅利器”，直接破碎巖石。
- 耐磨復合材料與表面工程技術：為提升性能、降低成本，表面強化技術廣泛應用。例如，在關鍵磨損部位堆焊耐磨焊條或藥芯焊絲（如碳化鎢復合堆焊材料），或在表面噴涂（焊）陶瓷、金屬陶瓷涂層，形成“剛柔并濟”的復合結構，使基體保持韌性，表面獲得超高耐磨性。
三、發展趨勢與挑戰
隨著機械向大型化、智能化、環保化發展，對金屬材料提出了更高要求：
- 輕量化與高強化并行：研發更高強度級別的特種鋼及鋁合金等輕質材料，應用于非核心承重部位，以降低能耗，但需平衡成本與性能。
- 長壽命與全周期成本：從單純追求初始硬度，轉向注重材料在復雜工況下的綜合磨損壽命、抗疲勞性能及可修復性，降低全生命周期的維護與更換成本。
- 智能化材料的探索：如開發具有自感知磨損狀態、甚至一定自修復能力的智能材料或結構，雖然目前多處于研究階段，但代表了前沿方向。
- 綠色制造與再制造：材料的可回收性、再制造過程中的修復焊接性能等，日益受到重視，推動著循環經濟的發展。
金屬材料是礦山與工程機械實現其功能的物質基礎。從傳統鋼材的優化升級，到先進復合材料與表面技術的創新應用，材料科學的每一次進步，都直接轉化為機械裝備更強大的作業能力、更高的可靠性與更長的服役壽命，持續驅動著現代工業基礎設施建設的蓬勃發展。
