超高錳無(wú)磁鋼材料熱-冷處理工藝與耐磨性研究.pdf

1、超高錳無(wú)磁鋼作為一種新型的高性能耐磨材料已開(kāi)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(wú)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(duì)該鋼的加工硬化機(jī)理和磨損特性進(jìn)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(chǎng)并結(jié)合實(shí)際的試驗(yàn)，其分析結(jié)果表明，當(dāng)水浴溫度小于70℃時(shí)

2、，水浴溫度對(duì)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(guò)70℃后，水浴溫度對(duì)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(zhǎng)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(yàn)機(jī)對(duì)鑄態(tài)和不同熱處理工藝以及深冷處理下的超高錳無(wú)磁鋼試樣進(jìn)行了不同沖擊載荷下的磨粒磨損試驗(yàn)。結(jié)果表明，無(wú)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(shí)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(shí)效的試樣的耐磨性較好。各個(gè)沖擊功下，1100℃×3h＋300℃×3h時(shí)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(lái)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(dá)到HBS219，這比

4、未經(jīng)深冷的試樣提高近20，硬度提高幅度達(dá)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(xì)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?jī)H為0.8mg/h。而鑄態(tài)試樣的卻達(dá)到4.0mg/h。耐磨性提高了近20％。究其原因?yàn)樯罾涮幚砗蟮脑嚇拥挠捕群图庸び不芰Φ娘@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(dá)到0.6mm。提高了近25％。