稀土基復合變質劑對耐磨鋼的組織及性能的優(yōu)化研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，低成本、高性能的低合金耐磨鋼在惡劣工況下的應用越來越廣泛。如何進一步提高耐磨鋼的耐磨性能，一直是研究者非常關注的課題。本文以NM500低合金耐磨鋼為基礎，設計成分相似的低成本耐磨鋼，設計并制備了15％硼+稀土硅鐵合金+納米TiC顆粒的4組復合變質劑，冶煉了5爐未變質處理及復合變質處理的耐磨鋼，并采用合適的熱處理工藝，研究不同的變質劑組成對耐磨鋼的組織及性能的影響。采用掃描電鏡、透射電鏡等表征了鋼中夾雜物、析出物的

2、特征，研究了復合變質劑對鋼中夾雜物及微觀組織的影響，并對5爐鋼的性能進行檢測與分析。其主要結論如下:
　　(1)通過復合變質劑中組分與鐵基體的錯配度的計算，結果表明，TiC與TiN與鐵基體組織的錯配度均小于12％，可以作為鐵素體/奧氏體的有效形核核心，Ce在鋼中形成多種硫氧化物，其中CeO2與Ce2O2S在一定程度上對鐵素體/奧氏體的異質形核有效，而CeS、Ce2S3等無助于鐵素體/奧氏體的異質形核。
　　(2)相對于1?？?/p>

3、白對照組，加入復合變質劑處理的2?！?＃實驗組的夾雜物數(shù)量上升，尺寸小于0.5μm的微粒數(shù)量增加，大尺寸夾雜物數(shù)量降低，鋼潔凈度提高，同時增加有效形核所需的微粒數(shù)量，實現(xiàn)鋼的微觀組織細化。
　　(3)熱力學計算表明，在凝固末期(fs約為0.95時），5組實驗鋼中均開始析出MnS，其中在添加復合變質劑的2?！?＃鋼樣中，Ce會與鋼液中的硫結合生成CexSy，在凝固末期，錳偏析富集，CeS可促進MnS的異質形核析出，形成稀土-錳-硫夾

4、雜物，實現(xiàn)硫化錳的變性。
　　(4)掃描、透射電鏡表征發(fā)現(xiàn)，稀土改性夾雜物有助于降低網(wǎng)狀碳化物的危害，并細化微觀組織。未加入變質劑的1＃鋼中二次滲碳體呈連續(xù)網(wǎng)狀，加入復合變質劑的2＃～5＃鋼，網(wǎng)狀碳化物發(fā)生不同程度的斷網(wǎng)與減少，其中5＃鋼的改性程度最佳。TEM觀察發(fā)現(xiàn)，稀土氧硫化物隔斷了滲碳體的繼續(xù)生長，稀土基變質劑能夠降低網(wǎng)狀碳化物對鋼基體的危害。同時發(fā)現(xiàn)，球狀Ce-Mn-S復合夾雜物以及納米TiC在馬氏體邊界析出，在晶界處產(chǎn)生