C-Mn-Cr-B系低合金耐磨钢组织性能的研究

针对五矿营口中板有限责任公司对耐磨钢的开发，设计采用了C-Mn-Cr-B低合金化学成分体系，试验研究了淬火、回火工艺对30 mm厚钢板组织性能的影响，得到了最佳的热处理工艺，即加热时间42 min、在920 ℃保温15 min 淬火，可以得到均匀的板条马氏体组织；再经过加热时间50 min、400 ℃回火处理后，得到回火马氏体组织，钢板综合力学性能良好，屈服强度为1 080 MPa，抗拉强度为1 190 MPa，断后伸长率为25.5%，-20 ℃冲击功均值为39 J，硬度为399HB，满足GB/T 24186-2009标准对NM400耐磨钢的要求。     

回火温度对颗粒增强型低合金耐磨钢组织和性能的影响

研究了不同回火温度下颗粒强化型低合金耐磨钢的微观组织、力学性能和耐磨性能,确定了最佳的回火工艺。结果表明,轧制态颗粒强化型低合金耐磨钢中均匀弥散分布着大量微米级和纳米级TiC析出。回火温度升高,基体中ε-碳化物增多,试验钢的屈服强度整体上先升高后降低,抗拉强度、硬度和冲击吸收能量逐渐降低,伸长率逐渐升高,在200 ℃低温回火时,试验钢表现出最优的综合力学性能,同时表现出最佳的三体磨料磨损性能。     

合金元素对低合金耐磨钢组织及性能的影响

对不同合金元素含量的低合金耐磨钢进行淬火加回火热处理后,测试力学性能及－40 ℃冲击吸收能量,借助SEM、TEM等分析组织及析出相,研究合金元素对低合金耐磨钢的组织和性能的影响。结果表明：含有Ni、Cu、Cr、Mo等合金元素的试验钢淬火及190 ℃低温回火后均得到板条状马氏体组织,马氏体板条间有细小碳化物析出相。而没有添加Ni、Cu及少量添加Cr、Mo元素的试验钢淬透性降低,淬火及低温回火组织为马氏体及少量铁素体。添加Ni、Cu、Cr、Mo等合金元素的试验钢淬火及低温回火后得到较好的综合力学性能,最佳性能为屈服强度1218 MPa,抗拉强度1507 MPa,硬度429.5 HV,－40 ℃冲击吸收能量27.7 J。     

耐磨管道用低合金耐磨钢的组织与性能

设计了4种不同成分的耐磨管道用低合金耐磨钢,通过轧态组织观察、力学性能、耐磨性能的测试,并对其热处理工艺进行研究。结果表明：性能最佳的成分为0.30%C、1.37% Mn、0.72% Si、0.92% Cr、0.31% Mo的耐磨钢试样轧态组织为板条状马氏体、少量贝氏体、部分珠光体的整合组织,其最佳热处理温度为淬火850 ℃,回火420 ℃,经该热处理工艺处理后,硬度达到47 HRC、冲击吸收能量64 J,符合产品性能要求,可批量生产。     

回火温度对NM360耐磨钢组织与性能的影响

研究不同回火温度对NM360耐磨钢板的显微组织、力学性能及耐磨性的影响.结果表明,最佳生产工艺为920 ℃淬火+250 ℃回火处理,钢板最终获得了回火马氏体组织,在强度和硬度保证的前提下,韧性得到改善,钢板耐磨性好.     

三种热处理工艺对低合金耐磨钢组织和磨损性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜等研究了低合金耐磨钢经低温回火、循环热处理、一步配分热处理后的显微组织,采用磨粒磨损试验机测试其磨损质量.结果表明:试验钢经低温回火后的组织为板条马氏体加少量析出相;循环热处理的试验钢的马氏体板条消失,在原奥氏体晶界上和基体处均有碳化物析出相;淬火配分热处理的试验钢中的马氏体板条比较明显,并有少量的残留奥氏体.能谱成分分析可知,不同热处理工艺后试验钢中的微米尺寸的析出相主要是(Ti,Nb)C,球形与椭球形纳米尺寸析出相是(Ti,Nb,V,Mo)C.淬火加200℃低温回火处理的试验钢的硬度为46.5 HRC,循环热处理的试验钢的硬度最低,为31.48 HRC,淬火加一步配分热处理的试验钢的硬度为44.84 HRC.磨粒磨损实验结果表明,淬火加200℃低温回火处理后的试验钢的耐磨损性最佳,淬火加配分处理的试验钢的磨粒磨损性能与淬火加低温回火的试验钢相差不大,循环热处理的试验钢的磨粒磨损性能较差.     

Nb元素对低合金耐磨钢组织性能的影响

对含Nb和不含Nb两种成分低合金耐磨钢板NM400热轧和热处理态的组织性能进行了研究,并对比分析了微量Nb元素对其组织性能的影响规律。研究结果表明:在低合金耐磨钢中添加质量分数为0.02%的Nb,在相同的控轧控冷和离线热处理工艺条件下,钢板强度和硬度增加,低温冲击韧性提高。在相同的工艺条件下,微量Nb元素的添加对钢板组织中原始奥氏体晶粒的细化是其低温韧性提高和硬度增加的主要原因。     

大断面Si-Mn-Cr系高碳低合金耐磨钢淬火组织性能

对于准120 mm的厚断面Si-Mn-Cr系低合金耐磨钢,研究了GN-4A以及60Si2Cr A和45Cr三种耐磨钢由表层至心部的淬火组织,测得了由表至里的硬度分布,并分析了各工件心部的冲击韧度。结果表明:GN-4A耐磨钢被完全淬透,60Si2Cr A半马氏体深度为30~40 mm,心部为贝氏体和少量的珠光体及马氏体组织,45Cr半马氏体深度不到20 mm,心部显微组织主要为珠光体和少量的贝氏体;就淬透性来讲,GN-4A专用耐磨钢最高,45Cr最差;就硬度和心部的冲击韧度综合性能而言,60Si2Cr A最高,GN-4A专用耐磨钢次之,45Cr最差。     

低合金耐磨钢铲齿的研制

研究了铲齿用低合金耐磨钢的化学成分、组织性能和热处理工艺,确定了铲齿用低合金耐磨钢的化学成分范围。这种钢经局部淬火后,铲尖工作部位可获得马氏体/下贝氏体复相组织,具有较高的硬度、足够的冲击韧度和优良的耐磨性(>50HRC、αK>39J/cm2,耐磨性是普通高锰钢的1.4倍以上)。     

淬火温度对高Ti低合金耐磨钢组织及力学性能的影响

研究了淬火温度对高Ti低合金耐磨钢组织转变、析出相和力学性能的影响,并分析了组织演变和力学性能变化的原因。结果表明:试验钢经不同温度淬火和200 ℃回火后的组织均为高位错密度板条马氏体;析出相尺寸主要为微米-亚微米-纳米三种尺度,微米级析出相呈杆棒状,亚微米以及纳米析出相呈球状,马氏体板条上分布着细小的(Ti, Mo)C析出相。随着淬火温度的升高,试验钢的屈服强度、抗拉强度和维氏硬度均先升高后降低,均在920 ℃时有最大值,分别为1248 MPa、1535 MPa和434 HV,此时伸长率为10.0%。随淬火温度升高,纳米级析出相逐渐回溶,数量减少且尺寸逐渐长大,沿轧制方向被压扁拉长的原奥氏体晶粒尺寸以及马氏体板条块尺寸略有增大,但马氏体板条宽度却无明显长大。大量的弥散分布的5～10 nm的(Ti, Mo)C粒子是促进耐磨钢硬度升高的主要因素。细小的(Ti, Mo)C析出相逐渐长大以及原奥氏体晶粒的增大都不利于耐磨钢硬度的提高。     

低合金高强度耐磨钢的冲蚀磨损性能研究

研究了3种低合金高强度耐磨钢(NM400、NM500和高碳钢65Mn)淬火后组织、性能和析出物情况,以及在不同角度和压力下的冲蚀磨损性能和磨损机理。结果表明:3种耐磨钢的组织均为马氏体,其中NM400和NM500为板条马氏体组织,而高碳钢65Mn则主要为片状马氏体组织。冲蚀磨损试验表明:在较小的冲蚀角度下,3种耐磨钢的冲蚀磨损性能主要与材料的硬度有关,但是在较大的冲蚀角度下,3种耐磨钢的冲蚀磨损性能除了与硬度有一定关系外,还与材料的塑韧性有较大关系。     

含锑低合金马氏体钢的耐磨蚀性能

利用OM和SEM对0％Sb和0.2％Sb的两种马氏体钢的微观组织与腐蚀产物进行表征,测量其硬度和力学性能,并进行腐蚀磨损试验,研究了Sb元素的加入对试验钢耐磨蚀性能的影响。结果表明:试验钢具有高抗拉强度、高硬度及良好的低温(-20 ℃)冲击性能,分别能够达到1400 MPa、40 HRC以及45 J以上,0.2％Sb钢的耐磨蚀性更好。Sb元素的加入提高了钢在酸性高氯离子及高硫酸根离子环境中的耐蚀性,保证力学性能与硬度的同时提高了耐磨蚀性能。     

1 200 MPa级热轧超高强钢组织及性能

针对超高强钢的开发,介绍了马钢 1 200 MPa级超高强的化学成分设计及生产工艺。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子拉伸试验机、布氏硬度计以及湿式橡胶轮试验机等,研究了免热处理1 200 MPa级热轧超高强钢的组织及力学性能、冷弯性能、表面布氏硬度和耐磨性能。结果表明,1 200 MPa级热轧超高强钢的显微组织为马氏体+铁素体,马氏体体积分数为70%~75%,铁素体体积分数为25%~30%;其 R_p0.2≥800 MPa, R_m≥1 200 MPa, R_p0.2/R_m≤0.70, A₅₀≥15%,表面布氏硬度不小于350HBW;90°冷弯,D=2a合格,具有高强度、高硬度、易成形的特点;同时,1 200 MPa热轧高强钢的耐磨性优异,其耐磨性分别是500、800 MPa级高强钢的2.05~2.1倍、1.38~1.39倍。     

马氏体不锈钢耐磨焊条及其性能

马氏体不锈钢具有高强度、良好的耐磨损性能以及一定的耐腐蚀性能。研制了一种马氏体不锈钢耐磨焊条,在低碳钢Q235上进行堆焊试验,分析堆焊接头的组织转变,并研究堆焊合金的耐磨性能。结果表明,该焊条具有良好的焊接工艺性能,堆焊层金属与母材结合良好,未出现裂纹等缺陷;堆焊层组织为板条马氏体+碳氮化物+少量残余奥氏体;碳氮化物沿马氏体基体和晶界析出,呈弥散分布,起到细晶强化和析出强化的作用;与母材相比,堆焊层金属的硬度和耐磨损性能明显提高,其磨损机制主要为显微切削和塑性变形。     

不同水基淬火介质对ZG30CrMnSiMo低合金钢组织和耐磨性的影响

通过扫描电镜、冲击试验机和动载冲击磨料磨损试验机等对低合金耐磨钢显微组织、力学性能和耐磨性能进行了分析.结果表明:铸态组织由珠光体和碳化物组成,铸态合金的宏观硬度为41.3 HRC,冲击吸收能量为6.1 J,磨损量为1.4378 g.经水玻璃(Na2SiO3)和PAG淬火后,显微组织均转变为回火板条马氏体和碳化物,宏观...     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

回火工艺对超低碳微合金钢组织和性能的影响

研究了超低碳微合金钢880 ℃×1 h水淬、不同温度及时间回火后的显微组织及力学性能,结果表明：试验钢经淬火后的显微组织是由粒状贝氏体、板条状贝氏体和残留奥氏体所组成,屈服强度799 MPa,抗拉强度986 MPa,伸长率14.5％,屈强比0.81。随回火温度的升高,屈服强度和抗拉强度增大,并于300 ℃时达最大值,分别为949 MPa和1053 MPa,此时显微组织中开始有析出物产生,随着回火温度继续升高,析出物开始聚集并长大,屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强比增加,在450℃处达到最大值后开始下降。试验钢的伸长率与回火温度的变化未发现有明显规律。适当延长于380 ℃回火的保温时间后,试验钢的显微组织类型无明显变化,但析出物有聚集长大现象,强度稍有降低,塑性略有增加。     

回火温度对高强度低碳贝氏体钢组织与性能的影响

利用金相、透射电子显微镜研究了不同回火温度对一种低碳Mn-Mo-Ni-Cu-Cr贝氏体钢的显微组织与力学性能的影响。结果表明,试验钢回火后组织变化明显,M/A组元弱化,贝氏体板条出现粗化与合并;板条间界呈锯齿状,原有析出相长大且有细小析出相进一步析出,未被析出相钉扎的位错发生运动并消失;随着回火温度提高,材料的屈服强度增大,抗拉强度和韧性降低。     

显微组织对4Cr5MoSiV1钢室温和高温耐磨性的影响

采用销盘式高温摩擦磨损试验机,对不同显微组织的4Cr5MoSiV1钢在25℃和400℃下进行了干磨损试验,研究了显微组织对其耐磨性的影响,并探讨了磨损机制。研究结果表明,4Cr5MoSiV1钢在室温下主要为粘着磨损,其耐磨性不仅取决于材料的硬度,还与其断裂抗力有关;400℃时的磨损为氧化磨损,但已超越了Quinn型氧化轻微磨损,其耐磨性取决于材料的硬度、韧性以及热稳定性。室温耐磨组织应具有高的硬度和一定的断裂抗力,而高温耐磨组织应具有高的硬度和热稳定性及一定的韧性。