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。而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，又具良好的韧性，而单一材质很难达到这一要求，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优质碳钢与具有优良耐磨性的高铬铸铁通过铸造的方法复合成为一个整体。使双金属复合衬板的磨损面具有优良的耐磨性，非磨损面具有优异的塑性。双金属复合铸造工艺研究表明：平做立浇技术其铸造工艺和铸造质量都比水平浇注技术优异；平做立浇技术的关键点是在双金属之间加中间隔板；双金属液的浇注温度要比普通浇注铁水、钢水温度高30℃～50℃；浇注时，中间隔板两侧的双金属液面高度要控制一致。本论文对复合衬板的热处理工艺进行了研究，应用洛氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜以及摆锤式冲击试验机、MLD—10动载磨料磨损试验机等设备，对衬板材料试样的硬度、微观组织、耐磨性、中间结合区性能进行了研究。应用ANSYS对双金属复合衬板进行了结构线性静力分析。分析结果表明，双金属复合衬板应力最大区域在高铬铸铁区，从高铬铸铁和结合面处断裂的可能性较小。冲击实验结果表明：双会属复合衬板结合区的结合性能普遍高于单一高铬铸铁的冲击韧性；在16个试样中，试样7具有最高的冲击韧性值，为22J／cm~2。断口形貌及金相组织观察表明：结合区的断裂区域以隔板拉断为主，其次是断在20钢一侧，断在高铬铸铁一侧最少。隔板拉断的试样，既有脆断，又有韧断；断在20钢一侧以韧断为主；断在高铬铸铁一侧以脆断为主，又伴随着韧断。磨损实验结果表明：经15种热处理工艺处理的试样，在冲击功为1.2J、砂流量为30～35公斤／小时、磨损时间为两小时、冲击次数为150转／分、磨粒为10～20目石英砂的磨损条件下，试样7具有最好的耐磨性能，磨损失重仅0.0997g。对复合衬板材料及其性能的研究表明：采用平做立浇技术铸造的双金属复合衬板，隔板与双金属液都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，适宜做大型球磨机衬板。经900℃淬火、420℃回火后，双金属复合衬板有相对最好的使用性能。