超高錳無磁鋼材料熱-冷處理工藝與耐磨性研究.pdf

1、超高錳無磁鋼作為一種新型的高性能耐磨材料已開始在一些復(fù)雜工況代替高錳鋼。它是在普通高錳鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)改變錳、碳含量，加入多種合金元素如鉻、鉬、稀土而獲得。本文研究了一種碳含量低于常規(guī)超高錳鋼的無磁襯板用鋼在不同處理工藝下的組織和性能尤其是該鋼的耐磨性，并對該鋼的加工硬化機理和磨損特性進行了探討。 本文采用有限元分析軟件ANSYS10.0建立了不同水浴溫度下冷卻試樣的溫度場并結(jié)合實際的試驗，其分析結(jié)果表明，當(dāng)水浴溫度小于70℃時

2、，水浴溫度對組織和冷卻速率變化幅度影響不大，硬度隨著水浴溫度的升高而下降，當(dāng)水浴溫度超過70℃后，水浴溫度對組織和冷卻速率變化幅度影響很大，晶界和晶內(nèi)均出現(xiàn)了塊狀碳化物并有聚集長大現(xiàn)象，硬度也出現(xiàn)少量回升。 本文采用MLD-10沖擊磨粒磨損試驗機對鑄態(tài)和不同熱處理工藝以及深冷處理下的超高錳無磁鋼試樣進行了不同沖擊載荷下的磨粒磨損試驗。結(jié)果表明，無沖擊載荷條件下，試樣的耐磨性取決于材料的硬度，硬度越高耐磨性越好；沖擊載荷條件下，試

3、樣總的磨損規(guī)律為單位時間磨損減量隨著沖擊載荷的增加先增加后減少；且存在臨界沖擊載荷范圍，在此范圍內(nèi)，單純水韌處理的試樣的耐磨性較好，低于或高于此范圍，水韌＋時效的試樣的耐磨性較好。各個沖擊功下，1100℃×3h＋300℃×3h時效＋深冷處理的耐磨性都是最佳。 深冷處理能顯著提高材料的性能，材料的硬度從原來的HBS191～200提高到HBS211～219。在500℃后回火后再經(jīng)深冷處理后的試樣的硬度出現(xiàn)峰值，達到HBS219，這比

4、未經(jīng)深冷的試樣提高近20，硬度提高幅度達到10％。材料的組織也發(fā)生了顯著的變化，與常規(guī)處理后的組織相比，碳化物更加細小均勻。經(jīng)深冷處理的試樣的耐磨性明顯優(yōu)于未處理試樣。高沖擊載荷下，其磨損減量僅為0.8mg/h。而鑄態(tài)試樣的卻達到4.0mg/h。耐磨性提高了近20％。究其原因為深冷處理后的試樣的硬度和加工硬化能力的顯著提高所致。常規(guī)試樣的加工硬化層深度在0.45mm左右，而深冷處理的加工硬化層厚度可達到0.6mm。提高了近25％。