粉末冶金高釩鋼顯微組織演變與性能研究.pdf

1、本文采用氮氣霧化粉末+超固相液相燒結(jié)(SLPS)工藝制備釩含量為9.5％的高釩鋼，并與氮氣霧化粉末+SLPS工藝制備的高鉻鑄鐵進行對比。通過對高釩鋼顯微組織、密度、硬度、沖擊韌性、抗彎強度和耐磨性比較分析，研究制備工藝對粉末冶金高釩鋼組織和性能的影響。
　　首先，實驗對氣霧化高釩鋼粉末的形貌、大小，顯微組織以及物相組成進行了研究。結(jié)果表明，氣霧化高釩鋼粉末顆粒為規(guī)則球形，粒度大小為-200目；顯微組織有細小的球形碳化物彌散分布在基

2、體中。
　　其次，實驗對氣霧化高釩鋼粉末的壓制性能進行了研究。結(jié)果表明，氣霧化高釩鋼粉末的壓制性能較差，需要加入成形劑來改善其成形性能。實驗對比研究了丁苯橡膠和硬脂酸鋅兩種成形劑對其成形性能的影響。結(jié)果表明，丁苯橡膠的成形性能優(yōu)于硬脂酸鋅。坯樣密度隨著壓制壓力的升高而增加，當壓制壓力超過300MPa后，坯樣密度增加不明顯，當壓制壓力達到400MPa時，坯樣出現(xiàn)了裂紋和分層等缺陷。合適的壓制工藝為：丁苯橡膠加入量為1.1wt%，壓制

3、壓力為300MPa，此工藝下壓坯密度為5.65g/cm3。
　　為了獲得高密度高釩鋼制品，實驗采用SLPS真空燒結(jié)技術(shù)。DSC差熱分析表明高釩鋼燒結(jié)溫度區(qū)間為1230-1300℃。實驗結(jié)果表明，燒結(jié)樣顯微組織主要為針狀M+殘余γ+VC，碳化物主要呈球形，均勻地分布在晶界和晶粒內(nèi)。保溫時間一定時，隨著燒結(jié)溫度的升高，晶粒和碳化物逐漸長大，單位面積內(nèi)碳化物數(shù)量逐漸減少，碳化物分布均勻性逐漸下降。當燒結(jié)溫度一定時，隨著保溫時間的延長，顯

4、微組織演變呈現(xiàn)與上面相同的規(guī)律。通過燒結(jié)實驗得到最佳的燒結(jié)工藝為1265℃×120min。在此工藝下，制品密度為7.59g/cm3，硬度為 HRC68.2，沖擊韌性和抗彎強度分別為6.6J/cm2和1706MPa。
　　實驗分別研究了淬火溫度和回火溫度對高釩鋼顯微組織和力學性能的影響，并對比分析了不同熱處理狀態(tài)下的高釩鋼物相組成。結(jié)果表明，淬火態(tài)高釩鋼的物相組成為淬火M+殘余γ+VC，回火態(tài)高釩鋼的物相組成為回火 M+殘余γ+VC

5、。在550℃左右出現(xiàn)回火脆性現(xiàn)象，所以高釩鋼回火時應避免此溫度區(qū)間?；鼗鸷笮阅茏罴阎等缦拢河捕菻RC67.5，沖擊韌性為7.0J/cm2，抗彎強度1967MPa。
　　實驗對比分析了粉末冶金高釩鋼與高鉻鑄鐵的顯微組織與力學性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高釩鋼與高鉻鑄鐵顯微組織基體都為 M+殘余γ，兩者主要的區(qū)別為碳化物和晶粒尺寸的不同。高釩鋼的晶粒尺寸大于高鉻鑄鐵，碳化物主要為彌散分布的近球形 VC，而高鉻鑄鐵中的碳化物主要為桿狀的(Fe,Cr

6、)7C3；高釩鋼的硬度、沖擊韌性和抗彎強度高于高鉻鑄鐵。
　　最后，實驗研究了燒結(jié)溫度與高釩鋼耐磨性能的關(guān)系，并對比研究了粉末冶金高釩鋼與粉末冶金高鉻鑄鐵耐磨性能。結(jié)果表明，隨著隨著沖擊功的增加，粉末冶金燒結(jié)態(tài)高釩鋼耐磨性逐漸下降；隨著燒結(jié)溫度的升高，粉末冶金高釩鋼試樣的耐磨性先增加后降低。通過對比分析粉末冶金高釩鋼與粉末冶金高鉻鑄鐵沖擊磨粒磨損實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粉末冶金高釩鋼的耐磨性能優(yōu)于粉末冶金高鉻鑄鐵，在相同工況下，粉末冶金高釩