高強(qiáng)韌低合金馬氏體耐磨鋼的研制.pdf

1、依托高水平現(xiàn)代化工藝裝備的寬厚板生產(chǎn)線，本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種C-Mn-Cr-Mo-Ni成份為主的低合金耐磨鋼產(chǎn)品NM500。針對(duì)其成份設(shè)計(jì)、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律、控軋控冷及熱處理工藝等問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致的分析和研究，分析了不同原始組織狀態(tài)對(duì)再加熱奧氏體組織和淬火性能影響的規(guī)律，提出了一種生產(chǎn)高強(qiáng)韌低合金耐磨鋼的低成本生產(chǎn)工藝。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)NM500低成本成份設(shè)計(jì)思路:以0.25％C、0.56％Mn、0.67％C

2、r元素保證板條馬氏體最基本的強(qiáng)度和硬度，以0.23％Mo、0.21％Ni元素改善組織的韌性，添加0.025％Ti元素配合Mo強(qiáng)化控軋和控冷效果，添加適量的0.0014％B以改善鋼的淬透性。在保證性能的同時(shí)，力求得到低的碳當(dāng)量(CEQ≤0.55％)和焊接冷裂紋敏感系數(shù)(Pcm≤0.37％)，以獲得良好的焊接性能。
　　(2)研究了試驗(yàn)鋼在連續(xù)冷卻狀態(tài)下組織狀態(tài)和硬度隨冷卻速度改變的變化規(guī)律。試驗(yàn)鋼冷卻速度控制在5℃/s～10℃/s之

3、間時(shí)，得到的組織為馬氏體和下貝氏體，相變溫度范圍在651℃～336℃之間，布氏硬度在400～477之間;當(dāng)冷卻速度控制在12.5℃/S以上時(shí)，組織為全馬氏體，相變溫度范圍在494℃～194℃之間，布氏硬度在490～538之間。
　　(3)研究了試驗(yàn)鋼在不同軋制和冷卻工藝下獲得的不同原始組織對(duì)再加熱-奧氏體組織狀態(tài)和淬火組織及性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低溫控軋+在線淬火工藝可以獲得具有高位錯(cuò)密度亞結(jié)構(gòu)和納米級(jí)析出物的馬氏體組織，相比

4、傳統(tǒng)高溫?zé)彳埞に嚿傻闹楣怏w組織，馬氏體組織更能顯著細(xì)化再加熱后奧氏體組織晶粒，900℃加熱溫度奧氏體平均晶粒尺寸由14μm降為6.5μm。
　　由于再加熱奧氏體晶粒的細(xì)化作用，淬火后EBSD下的大角度晶界數(shù)量明顯增加，有效晶粒尺寸(EGS)由平均5.6μm降低到2.1μm。大角度晶界數(shù)量的增加引起沖擊韌性的顯著變化，低溫控軋+在線淬火工藝下各轉(zhuǎn)變溫度區(qū)沖擊功提高，韌脆轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間擴(kuò)大了約40℃，0℃～-60℃溫度范圍內(nèi)沖擊功平均

5、提高36J，且沖擊功隨溫度下降的曲線斜率明顯降低。同時(shí)由于淬火后板條塊和板條束尺寸減小，相界面增多，界面強(qiáng)化使得馬氏體強(qiáng)度有明顯提高。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:用低溫控軋+在線淬火工藝生產(chǎn)的NM500耐磨鋼，相比普通熱軋工藝，直接淬火后的強(qiáng)度和韌性有明顯改善，硬度和冷彎性能優(yōu)良，不需進(jìn)行回火即獲得了優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，因此這一創(chuàng)新工藝在實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中具有積極的應(yīng)用價(jià)值。
　　(4)研究了氣體保護(hù)熔化極電弧焊(GMAW)對(duì)母材粗晶

6、熱影響區(qū)（CGHAZ）韌性的影響，以及斜Y坡口下焊接裂紋實(shí)驗(yàn)、焊接接頭硬度、韌性的變化等。
　　NM500焊接熱模擬試驗(yàn)表明，t8/5在5～15s，線能量控制在10～25KJ/cm時(shí)，NM500的CGHAZ韌性較為理想;當(dāng)t8/5時(shí)間大于20s，線能量大于35KJ/cm時(shí)，CGHAZ韌性惡化嚴(yán)重。
　　斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)表明:采用ER80-G焊絲預(yù)熱至100℃時(shí)，斷面裂紋率和表面裂紋率皆為零;采用ER50-G焊絲預(yù)熱至80