高錳鋼時效處理及晶粒細化研究.pdf

1、奧氏體高錳鋼作為使用最為廣泛的耐磨鋼，在高沖擊磨料磨損、鑿削磨損工況條件下使用時，表層產(chǎn)生很強的加工硬化能力，耐磨性顯著提高。本文首先研究了鑄態(tài)高錳鋼（Mn13）的加熱轉(zhuǎn)變特性；在此基礎上，對比研究不同時效溫度對水韌后高錳鋼（Mn13、Mn18）組織結(jié)構、力學性能、磨損特性及磨損硬化的影響；最后采用循環(huán)熱處理方法試圖細化奧氏體晶粒。
　　鑄態(tài)高錳鋼（Mn13）的加熱轉(zhuǎn)變特性表明：鑄態(tài)Mn13高錳鋼的顯微組織為奧氏體+碳化物+珠光體

2、；高錳鋼中碳化物形態(tài)為塊狀并彌散的分布于晶粒內(nèi)與晶界上，珠光體大部分位于晶界上，呈條紋狀分布。隨加熱溫度升高時，珠光體片間距減小，碳化物顆粒將越來越小。當鑄態(tài)Mn13鋼在加熱到720℃時，其基體組織中的部分奧氏體會分解為珠光體。鑄態(tài)Mn13鋼經(jīng)過720℃，2小時保溫處理后洛氏硬度達到最佳值（36.0HRC）。當熱處理溫度升高至1100℃時，沖擊韌性達到最大且為112J。
　　水韌處理后的高錳鋼（Mn13、Mn18）在450℃時效6

3、h后，奧氏體基體組織上出現(xiàn)塊狀物質(zhì)。當時效溫度升至500℃后，Mn13、Mn18顯微組織中均析出細針狀物質(zhì)；550℃時效后，基體上析出針狀物質(zhì)變得粗大，升溫至650℃時效時析出的碳化物逐漸增多。隨時效溫度升高，沖擊韌性先急劇減小后緩慢增大，而硬度是先增大后減小。時效溫度為450℃時，Mn13鋼、Mn18鋼的沖擊韌性能均最好，其中Mn13的沖擊韌性值為108.9J，Mn18的沖擊韌性值為133.7J。當時效處理溫度為550℃時，硬度達到最

4、大值（Mn13為47.1HRC，Mn18為34.1HRC）。在不同的沖擊載荷條件下，Mn13鋼、Mn18鋼的磨損機理都是顯微切削和疲勞剝落同時存在，在1.0J低沖擊載荷下，以顯微切削為主，4.5J高沖擊載荷下，磨損趨向于以塑變疲勞剝落為主。隨時效溫度升高時，兩種鋼的耐磨性越來越差。
　　在一次循環(huán)熱處理中，隨保溫時間延長，Mn13鋼中碳化物先減少后增多，碳化物顆粒尺寸也呈逐漸增大的趨勢，而硬度呈先減小后增大，沖擊韌性呈減小的趨勢；

5、Mn18鋼中碳化物則減少，硬度呈先減小后增大，沖擊韌性呈增大趨勢。三次循環(huán)熱處理后。Mn13、Mn18鋼中奧氏體和碳化物明顯得到了細化，硬度提高約5HRC，其中Mn13鋼的沖擊韌性提高約26.8J，Mn18鋼的沖擊韌性提高約71J。五次循環(huán)熱處理后，Mn13鋼中奧氏體進一步細化，碳化物顆粒尺寸逐步減小，Mn18鋼中的碳化物增多，但奧氏體晶粒變大。經(jīng)五次循環(huán)熱處理后，Mn13鋼的硬度為25.5HRC，沖擊韌性為149.7J；而Mn18鋼的