低合金耐磨铸钢技术研究与应用

回顾了低合金耐磨铸钢的发展历程,评述了水淬低合金耐磨钢、油淬低合金耐磨钢、空淬低合金耐磨钢和贝氏体为主要显微组织的低合金耐磨铸钢的研发成果,概述了低合金耐磨铸钢工艺技术进展,并就该领域技术发展方向及研发重点提出了建议.     

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。     

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.     

我国贝氏体耐磨铸钢的发展及应用

低合金空冷贝氏体耐磨铸钢强韧性良好,工艺简单,成本低廉,在中、小载荷下与高锰钢相比有更好的综合耐磨性能。主要介绍了新型高强、高韧、高耐磨性贝氏体铸钢在耐磨领域的一些应用成果,以及消失模铸造和离心铸造在耐磨铸钢中的应用。     

含B中碳低合金铸钢及B、Al、Ti的相互作用和对冲击韧度的影响

对B在中碳低合金铸钢中的作用进行了试验研究,探索了微量元素B、Al、Ti的相互作用和对冲击韧度的影响.结果表明,B能够显著提高中碳低合金铸钢的冲击韧度,Al、Ti对中碳低合金铸钢冲击韧度无明显影响,但Al能一定程度地影响B的吸收,从而间接地影响铸钢的冲击韧度.最佳的B、Al、Ti的含量为0.0021%～0.0038%B、0.02%～0.04%Al、0.012%～0.025%Ti.     

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.     

碳含量对热处理低合金耐磨铸钢组织性能的影响

试验研究了碳含量对低合金耐磨铸钢组织和性能的影响。结果表明:随着碳含量的增加,试验钢的硬度总体呈上升趋势,冲击韧度先升高后下降。显微组织由粒状贝氏体+M-A岛+铁素体逐渐向上贝氏体、马氏体、下贝氏体转变,同时出现少量的残余奥氏体。当碳含量为0.40%左右时,碳在钢中的效能得到最大发挥,钢的强韧匹配性最佳。     

多元低合金耐磨铸钢的热处理工艺研究

研究了热处理工艺参数对用于制造轧机衬板工作层的多元低合金耐磨铸钢力学性能的影响.结果发现淬火温度低于900 ℃时,多元低合金耐磨铸钢硬度随淬火温度升高而升高,高于900 ℃时,硬度反而下降.淬火温度低于920 ℃时,温度对冲击韧性影响不明显,淬火温度高于920 ℃时,冲击韧性略有下降.回火温度高于450 ℃时,硬度明显降低.随着回火温度升高,冲击韧性和断裂韧性提高.回火温度高于400 ℃时,延伸率和断面收缩率大幅度提高.350 ℃回火后耐磨性最好.根据衬板的使用工况,建议多元低合金耐磨铸钢采用以下热处理工艺:900～920 ℃雾冷淬火 350～370 ℃回火.     

高硅耐磨铸钢锤头的研究

高锰钢锤头硬度低,加工硬化效果差,白口铸铁锤头韧性低,易断裂和低合金铸钢锤头淬透性低等缺陷,以廉价的硅合金为主要合金元素,研制了高硅耐磨铸钢锤头介绍了高硅耐磨铸钢锤头的生产制造工艺,并对锤头生产过程中的钢液过滤处理工艺,淬火预处理工艺和改善淬透性的复合热处理工艺进行了深入研究.高硅耐磨铸钢锤头的使用性能明显优于传统锤头材料,使用高硅耐磨铸钢锤头可以明显提高破碎机作业率,降低物料破碎成本,具有较好的经济效益.     

耐磨材料

本文介绍了近年来国内外各种耐磨材料(高锰钢、耐磨铸铁、低合金耐磨铸钢等)的化学成分、热处理、性能特点及应用范围;也简单介绍了非金属耐磨材料。     

3D打印一体化低合金钢/中碳钢枪钻界面表征

文中提出了3D打印快速一体化制造枪钻的方法,进行了中碳钢钻柄、低合金钢钻杆和钨钴硬质合金钻头组成的复合材料枪钻毛坯3D打印工艺试验研究. 采用SEM观测分析了3D打印复合材料枪钻毛坯低合金钢/中碳钢界面微观形貌和组织结构,采用EDS, XRD对枪钻毛坯低合金钢/中碳钢元素分布、界面相成分进行了测试与分析;测试分析了枪钻毛坯低合金钢/中碳钢界面缺陷、显微硬度、抗拉强度等;通过测试与分析复合材料枪钻毛坯界面的微观组织和性能,对其界面进行了表征. 结果表明,3D打印复合材料枪钻毛坯界面性能优于焊接枪钻界面,3D打印快速一体化制造枪钻的方法可行.     

Naphthenic acid corrosion characteristic and corrosion product film resistance of carbon steel and Cr5Mo low alloy steel in secondary vacuum gas oil

Although naphthenic acid corrosion (NAC) has been studied for many years, the mechanism of NAC is not fully understood. The objective of this paper is to study high-temperature NAC in secondary vacuum gas oil of an industrial crude oil vacuum distillation tower. A high-temperature autoclave was applied to conduct high-temperature corrosion test to investigate NAC behaviour of carbon steel and Cr5Mo low alloy steel at different sulphur contents and total acid numbers (TAN). The result shows that the corrosion rate of carbon steel and low alloy steel is high at low TAN and high TAN while it keeps at a low value at medium TAN. Corrosion product film on Cr5Mo low alloy steel surface is denser and more compact than that of carbon steel at high TAN. The chromium present in Cr5Mo low alloy steel plays an important role in NAC resistance by the formation of Cr₇S₈ film in the inner layer of the scale. Corrosion rates of the two steels in secondary vacuum gas oil are high at low TAN and high TAN, but low at medium TAN which are strange and different from previous experimental results conducted in non-industrial oil solution. A tentative explanation for this new phenomenon is also put forward.     

两种多元合金耐磨钢的强韧化研究

探究了热处理工艺对多元低、中碳中合金耐磨铸钢组织和性能的影响,特别分析了它们的强韧化机理.结果表明,低碳合金钢经945℃淬火、280℃回火后硬度值为49 HRC以上,韧性值超过224 J/cm2;中碳合金钢经945℃淬火、370℃回火后硬度值达48.6 HRC,韧性值90J/cm2左右.两种材料具有较好的回火稳定性,基体组织主要是板条状马氏体,马氏体板条间少量薄膜状的残余奥氏体,以及界面上弥散的碳化物起到强韧化作用,材料综合性能表现良好.     

38CrMoAlA钢大模数齿轮深层离子渗氮工艺探讨

对38CrMoAlA钢大模数齿轮进行了深层离子渗氮工艺试验,检测了离子渗氮层的组织和显微硬度分布.结果表明,38CrMoAlA钢大模数齿轮经深层离子渗氮后,其耐磨性显著提高.中碳合金钢大模数齿轮深层离子渗氮工艺或许将部分代替低碳合金钢气体大模数齿轮的渗碳、淬火工艺.     

不同介质对三种钢的冲击腐蚀磨损性能的影响

用改进的MLD-10型冲击腐蚀磨损试验机,在铁矿石、石英砂和稀硫酸溶液中,对低碳高合金钢、中碳合金钢以及高锰钢进行了冲击腐蚀磨损实验.比较三种钢在不同冲击时间下的失重量和冲击腐蚀磨损表面形貌,结果表明,短时间内,无论哪种介质,低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损性能最优越;而在较长时间(8h)内,介质颗粒硬度较小或无颗粒时,低碳高合金钢的耐磨损性能比其余两种钢要优越,但在颗粒硬度较大的介质中,高锰钢表现出较强的耐腐蚀磨损性能.     

微合金钒钢的正火试验

对中碳微合金钒钢进行了正火试验研究。结果表明，正火后具有较好的强韧性，且低温韧性良好，可代替低合金调质钢使用。     

两种钢冲击腐蚀磨损性能的对比研究

研究了在酸性铁矿石浆料及2.0J冲击功条件下,高锰钢及新型低碳高合金钢衬板的冲击腐蚀磨损性能和机制.结果表明,在相同试验条件下低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损性能要优于高锰钢的.低碳高合金钢短时间内的冲击腐蚀磨损机制主要为显微切削,随着时间的延长,变为以浅层小块疲劳剥落为主;而高锰钢短时间内的冲击腐蚀磨损机制主要为浅层累积变形疲劳剥落和腐蚀磨损,随着时间的延长变为相对较深层的疲劳剥落和腐蚀磨损.     

低冲击功下三种衬板钢冲击腐蚀磨损行为的研究

利用改造的MLD-10型冲击腐蚀磨损试验机，研究了三种湿式磨机衬板钢的冲击腐蚀磨损行为。研究结果表明：在冲击功为1．7J的模拟工况条件下，低碳高合金钢的耐冲击腐蚀磨损性能要优于高锰钢和以锰代镍低碳高合金钢。从磨损失效机理来看，短时间内，高锰钢的冲击腐蚀磨损机理以显微切削为主，低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为浅层剥落。以锰代镍低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为多次塑性变形机制。长时间后，高锰钢的冲击腐蚀磨损机理为块状剥落，低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为累积变形疲劳剥落，以锰代镍低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机理为疲劳腐蚀剥落。     

碳含量对低碳高合金钢组织及耐腐蚀行为的影响

在低碳高合金钢中,把碳含量限定在0%~0.3%,随着碳含量的变化,低碳高合金钢的组织、终态性能都发生了改变。碳含量对低碳高合金钢的影响有两种情况:含量较低时不改变单相板条马氏体的组织,但影响其性能,随着碳含量的增加,终态硬度明显升高,耐腐蚀性下降;含量达到一定程度时,会改变组织构成,出现复相组织,由于严重的晶间腐蚀,耐腐蚀性大大降低。     

形核剂成分对高碳钢凝固过程的影响

高碳钢连铸坯存在的最大质量问题是中心缩松、中心偏析严重.解决这一问题的关键是扩大铸坯等轴晶区比例,细化晶粒.本文以Fe-C合金作为形核剂,研究了形核剂含碳量对高碳钢凝固过程的影响机理.研究结果表明,向钢液中加入形核剂可有效地扩大等轴晶区.对高碳钢,中碳铁合金形核剂既可扩大等轴晶区,又可细化晶粒;而低碳形核剂可以扩大等轴晶区,但细化晶粒效果差.为有效地发挥形核剂的作用,对不同钢种要合理地选择形核剂含碳量.