稀土、钛变质对贝氏体铸钢成分偏析及强韧性的影响

研究了稀土、钛和稀土 /钛复合变质对贝氏体铸钢成分偏析和强韧性的影响。结果表明 :采用稀土 /钛复合变质剂能基本上消除碳和其它元素 (Si、Cr)的枝晶偏析。复合变质后铸钢的硬度和冲击韧度同时提高。冲击韧度提高来源于晶粒细化、残余块状奥氏体较少、夹杂物改性等。硬度提高主要是由于成份偏析较小 ,使枝干碳和合金元素含量提高 ,从而使马氏体中的碳含量提高所致。     

稀土/钛变质贝氏体铸钢的高应力冲击磨损研究

研究了高硅贝氏体铸钢变质前后的高应力冲击磨损性能和失效机制。试验结果表明,变质处理后贝氏体铸钢的磨损性能明显提高,其磨损量约是变质前的1／2。这是因为稀土／钛变质剂能有效地改善铸钢的晶粒和组织粗大、成分偏析造成的组织不均匀等问题,使铸钢具有优良的耐磨性能。     

稀土／钛变质贝氏体铸钢的高应力冲压磨损研究

研究了高硅贝氏体钢变质前后的高应力冲压磨损性能和失效机制。试验结果表明，变质处理后贝氏体铸钢的磨损性能明显提高，其磨损量约是变质前的１／２。这是因为稀土／钛变质剂能有效地改善铸钢的晶粒和组织粗大，成分偏析造成的组织不均匀等问题，使铸钢具有优良的耐磨性能。     

热处理对变质高硼铸钢组织和性能的影响

研究了淬火温度对稀土-钛复合变质高硼铸钢显微组织和力学性能的影响。结果发现,在碳钢中加入适量硼并经稀土-钛变质处理后,获得了高硬度硼化物加铁素体、珠光体和马氏体组成的复合组织。随着淬火温度升高,金属基体由铁素体、珠光体和马氏体的复合组织向单一马氏体组织转化,硼化物由连续状向孤立状分布转化,且硼化物呈现粗化趋势。随着淬火温度提高,变质高硼铸钢的硬度和冲击韧度均提高,超过1 000℃,硬度和冲击韧度变化不明显。变质高硼铸钢在1 000℃左右淬火获得单一马氏体和孤立分布的硼化物,具有良好的耐磨性。     

稀土复合变质处理对铸造高速钢模具材料韧性的影响

采用稀土复合变质剂对5W6Mo5Cr4V铸钢模具材料进行变质处理,改变了铸钢组织中的网状共晶碳化物,使基体组织得以细化,同时减轻了合金元素的偏析。变质处理后断裂韧性（K1c）和疲劳裂纹扩展门槛值（△Kth）提高,冲击韧度（αk）提高1倍以上;耐磨性明显提高;硬度、红硬性和强度变化不大。结果表明,用复合变质处理获得的低碳铸造高速钢材料,韧性指标达到了一般材质件的锻件水平。     

变质处理高碳硅锰铸钢的凝固组织

分别研究了单独添加稀土以及稀土、钒、钛复合变质处理对高碳硅锰铸钢凝固组织的影响。研究发现,高碳硅锰铸钢中单独添加稀土以及稀土、钒、钛复合变质处理都可以细化凝固组织,特别是复合变质处理可以明显细化凝固组织,平均晶粒直径由80μm降至40μm。复合变质处理后,高碳硅锰铸钢的元素偏析现象也明显减轻,分析了复合变质处理细化高碳硅锰铸钢凝固组织及减轻元素偏析的原因。     

稀土,钛复合变质剂对贝本钢铸态晶粒细化的研究

系统研究了稀土、钛复合变质剂对锰硅工体铸钢晶粒尺寸的影响。表明，经稀土、钛复合变质处理后，贝氏体铸钢中形成大量的高熔点化全物，尺寸约１．２～２．５μｍ。这些高熔点化合物为非均匀形核核心，使液固相变形粒尺寸明一小，为变质前的１／３～１／２。经扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱（ＥＤＳ）和Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）表明，高熔点相为稀土氧化物（Ｌａ，Ｃｅ）２（Ｏ，Ｓ）３ｘ和碳、氮化物Ｉｉ（Ｃ，Ｎ）。根据错配度理论计     

离心铸造高速钢复合轧辊的研究

在实验室条件下研究了钒和稀土复合变质对高速钢的组织和性能的影响,测试了高速钢最终热处理后的碳化物类型和形态,以及硬度、抗拉强度和冲击韧度等力学性能。结果表明,采用0.4wt%稀土加1.2wt%V变质处理后,碳化物的形状、大小和分布改善较好,减少了元素在晶界处的偏析,大大增加了碳化物的数量和减小了碳化物尺寸。稀土加V变质能够提高热处理后的高速钢硬度,稀土加V变质的高速钢在抗拉强度和弹性模量方面都略优于稀土变质处理的高速钢,但二者差别较小。稀土和V变质都能显著提高高速钢的冲击韧度,其中V变质的作用更加明显。     

微合金化元素对低合金铸钢组织和性能的影响

研究了稀土、铌、钒、钛等元素对低合金铸钢组织和性能的影响。结果表明，强碳化物形成元素（铌、钒、钛等）可细化晶粒和沉淀强化，显著提高铸钢强度；稀土则可细化晶粒并改善非金属夹杂物的形态和分布，显著提高钢的韧性。这些合金元素复合处理铸钢，则可获得显著的强韧化效果     

稀土、钛复合变质剂对贝氏体钢铸态晶粒细化的研究

系统研究了稀土、钛复合变质剂对锰硅硼贝氏体铸钢晶粒尺寸的影响。结果表明,经稀土、钛复合变质处理后,贝氏体铸钢中形成大量的高熔点化合物,尺寸约１０ ～２５μｍ 。这些高熔点化合物作为非均匀形核核心,增加了液固相变形核位置,使铸态晶粒尺寸明显减小,为变质前的１／３ ～１／２ 。经扫描电镜（ Ｓ Ｅ Ｍ） 、能谱（ Ｅ Ｄ Ｓ） 和 Ｘ 射线衍射分析（ Ｘ Ｒ Ｄ） 表明,高熔点相为稀土氧化物（ Ｌａ , Ｃｅ）２（ Ｏ, Ｓ）３ 和碳、氮化物 Ｔｉ（ Ｃ, Ｎ） 。根据错配度理论计算表明,上述稀土氧化物（ Ｌａ , Ｃｅ）２（ Ｏ, Ｓ）３ 、碳氮化物 Ｔｉ（ Ｃ, Ｎ） 的某些密排面与贝氏体铸钢δ相的密排面具有很低的错配度,分别为６ ％ 和７９ ％ 。上述高熔点相的密排面可作为δ相形核的界面,促进贝氏体铸钢的非均匀形核,使铸态晶粒细化     

新型中碳多元低合金稀土耐磨钢衬板的研制和应用

介绍了新型耐磨铸钢衬板的化学成分、熔炼、复合变质处理、热处理工艺以及装机运行试验。新材料合金元素含量低，不含镍、钛等贵重合金元素，价格低廉，熔炼容易控制。铸件热处理后，经空冷淬火和低温回火，硬度可达HRC58以上，冲击韧度达22J／cm^2以上，耐磨性达到高锰钢(ZGMn13)衬板的2．1倍。     

添加稀土的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢的组织与性能

针对添加镧、铈混合稀土的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢,采用扫描电镜、透射电镜、洛氏硬度计、电子万能试验机和电子式摆锤冲击试验机进行组织观察和和力学性能测定,并分析试验钢显微组织和力学性能的关系。结果表明：添加镧、铈混合稀土的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢铸态组织为粒状贝氏体,且存在较高密度位错;稀土含量为0.0092%的20MnCrNi2Mo耐磨铸钢硬度达到32.11 HRC,抗拉强度为1128.48 MPa,冲击吸收能量(-40 ℃)为9.887 J。高密度位错能提高试验钢的硬度,但不利于塑性的改善;贝氏体组织中的(M/A)岛对于硬度和强度的提高有利,但会降低韧性;添加稀土元素使夹杂物变质,有助于改善韧性。     

亚温处理的稀土中锰铸钢在湿磨态下的耐磨性能研究

对稀土复合变质、多元微合金化的中锰铸钢采用亚温处理，以求硬度和韧性的最佳匹配。经ｐＨ５ 、ｐＨ７ 、ｐＨ１０ 酸碱值砂浆的试样磨损试验表明，稀土能增强材料耐蚀性和抗氧化性。在湿磨态下，亚温处理的稀土中锰铸钢零件使用寿命与高锰钢零件相比有明显的提高     

稀土变质处理对低合金铸钢组织和性能的影响

变质处理对耐磨铸钢组织和性能有重要的影响,选择合理的变质处理工艺是提高低碳铸钢耐磨性能的重要手段。用稀土硅铁合金对低合金耐磨铸钢进行变质处理,研究了变质剂加入量对铸钢的硬度和冲击韧性的影响。结果表明：当1#稀土硅铁合金加入量为0.25%时,低合金钢的晶粒细化;在控制冷却的条件下,能稳定地得到上贝氏体＋下贝氏体＋马氏体的复合组织。适量稀土硅铁的加入可以有效地改善低合金铸钢的微观组织、提高低合金耐磨铸钢的力学性能,但稀土加入量不足或过量会使铸钢的性能降低。     

稀土在铸钢中应用学术讨论会召开

中国稀土学会铸造合金专委员和洛阳市铸造学会于1992年10月29~31日在洛阳市召开了“稀土在铸钢中应用”学术讨论会,18单位的45名代表出席了会议。在讨论会上,代表们就稀土对铸钢中各有关相和夹杂物的变质、稀土复合处理对提高中碳马氏     

硅对中碳低合金铸钢组织和硬韧性的影响

采用硬度计、冲击试验机、显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,研究了经920℃水淬和250℃回火处理的含硅中碳低合金铸钢.结果表明,随着硅含量的增加,中碳低合金铸钢显微组织中出现了铁素体且其体积分数逐渐提高,铁素体渐呈内凹陷块状.硅含量在0.48％～1.73％范围内,硅含量对中碳低合金铸钢硬度作用不明显,硅含量大于1.73％时钢的硬度下降;硅含量在0.48％～2.43％范围内,随着硅含量的增加,中碳低合金铸钢冲击吸收功先升后降.硅含量为0.97％的中碳低合金铸钢V型缺口冲击吸收功为20.3 J,硬度HRC 53.9,硬韧性较好.     

碳含量对Si-Mn-B铸钢显微组织和抗磨性的影响

研究了含1.5%Si-2.5%Mn-0.006%B和少量稀土、镍、铬、钛等合金的Si-Mn-B铸钢经900℃正火的显微组织和在销盘磨损和湿砂橡胶轮磨损条件下的抗磨损性能.钢中碳含量分别为0.17%、0.25%、0.34%、0.47%和0.53%.结果表明,碳含量较低时,主要形成粒状贝氏体,随着碳含量增加,钢的正火组织向针状贝氏体、上贝氏体和下贝氏体过渡,且组织变细.钢的硬度随碳含量增加而增大,冲击韧度随碳含量增加而下降.Si-Mn-B铸钢的耐磨性随碳含量的变化比较复杂.在销盘磨损条件下,使用低硬度玻璃砂磨料时,随着碳含量提高,磨损量减少,耐磨性增加,另外,材料的磨损量随着载荷的增加而增加,使用高硬度碳化硅磨料时,碳含量对磨损量的影响不明显.在湿砂橡胶轮磨损条件下,也呈现碳含量增加,磨损量减少的现象.     

稀土复合变质中碳耐磨铸钢在衬板,击锤类零件的应用

稀土复合变质能细化晶粒，增加淬火组织中板条马氏体比使和获得一定量的奥氏体组织，改善夹杂物形态、大小和分布，使中碳耐磨铸钢具有较高的综合力学性能，并克服了一般中碳耐磨钢热裂倾向大的缺点。用它生产出来的衬板、击锤、斗齿其耐磨性在相同工况条件下比高锰钢提高１～２．５倍。     

低合金抗磨铸钢的合金化

在低合金耐磨铸钢中加入硼、稀土、钛等微量元素,可以提高铸钢的耐磨性和韧性.用稀土等多元素合金复合变质处理铸钢的效果更为显著,但是,宜根据不同条件选择加入量和加入方法.国内外耐磨铸钢合金化的发展状况和趋势表明,多元综合合金化的马氏体低合金钢是新材料发展方向,微合金化技术将不断受到重视.     

稀土在铸钢中的应用

作者总结了国内外近几年来稀土在铸钢中应用研究情况。结合个人的科研工作,着重总结了稀土对钢的凝固过程的影响;论述了稀土细化晶粒、减轻枝晶偏析、改善非金属夹杂物形态和分布及其对铸钢件质量的影响。文中还提出稀土作为孕育剂及与其它元素复合孕育将是提高铸钢件质量的重要措施之一。