高碳化物铁碳合金的磨粒磨损性能研究

利用销盘式磨损试验机研究了具有高碳化物含量的高铬及高钒系铁碳合金的磨粒磨损性能。结果表明，高碳化物铁碳合金的耐磨性取决于材料表面的宏观硬度与碳化物硬度、含量及分布，宏观硬度临界值约为57HRC。当材料的硬度低于临界值时，其耐磨性主要取决于宏观硬度；当宏观硬度高于临界值时，耐磨性主要取决于碳化物的硬度及含量。随着Cr7C3含量的增加，高铬系合金的耐磨性稍有提高。随着VC含量增加，高钒系合金的耐磨性迅速提高。当宏观硬度高于临界值且含量较高的VC均匀分布时，高钒合金的耐磨性是高铬铸铁的2．3—3．5倍。

轧辊用高钒高速钢的滚-滑动磨损性能及失效行为研究

在高应力滚-滑动(滑动率约10%)条件下,利用自制的磨损试验机研究了高钒高速钢的磨损性能,并利用电子显微镜分析了失效行为.结果表明:高钒高速钢的相对耐磨性是高铬铸铁(Cr20)的2倍以上.磨损失效形式为显微切削与疲劳剥落的复合,兼有碳化物碎裂.碳化物对磨损失效有重要作用,高铬铸铁中的杆状M7C3型碳化物易于弯曲、碎裂而在其内部形成大量裂纹,促进磨损表面产生大块的疲劳剥落;高钒高速钢中团块状VC硬度高、形态好、具有精细亚结构、不易碎裂,可有效地抵御显微切削和疲劳剥落,是高钒高速钢耐磨性优良的原因.

碳化物对冷轧条件下轧辊中裂纹行为的影响

利用扫描电镜、透射电镜研究碳化物对冷轧过程中高铬铸铁及高钒高速钢轧辊中裂纹行为的影响。结果表明,裂纹萌生及扩展与碳化物的精细结构、碳化物与基体界面结构及碳化物形态有关。高铬铸铁中的M_7C_3具有层错结构,轧制过程中M_7C_3内部易于造成位错塞积而萌生裂纹,经短距离扩展后形成贯穿的主裂纹,导致轧辊迅速失效。高钒高速钢中的VC内部弥散分布着大量富钼的纳米级MC型碳化物,起到钉扎VC内部位错的作用,促使形成位错环而吸收轧制能量,裂纹不易在VC内部萌生,而主要萌生于VC与基体界面,并沿球形VC的表面扩展,扩展到VC侧面时出现裂纹钝化现象。VC与基体界面的部分共格关系能够延缓界面裂纹萌生,VC良好的形态有助于裂纹钝化,提高轧辊的抗疲劳性能及寿命。

高钒高速钢与高铬铸铁的滚动磨损性能对比研究

以高铬铸铁为参照,在自制的模拟轧辊磨损试验机上研究了高钒高速钢的滚动磨损性能.结果表明:随磨损循环次数的增加,两种材料的磨损量均直线地增加,高钒高速钢的相对耐磨性是高铬铸铁的4倍以上;高铬铸铁中的裂纹主要由于M7C3的严重碎裂而萌生于M7C3的内部,高钒高速钢中的裂纹则主要萌生于VC与基体的界面,并沿VC的表面扩展.高钒高速钢中VC形状好、不易碎裂及基体硬度高是其耐磨性优良的主要原因.

高钒高速钢、高铬铸铁冷轧辊磨损试验研究

通过对高钒高速钢、高铬铸铁轧辊试样的冷轧模拟试验研究表明,高钒高速钢由于其均匀分布、形态较好的高硬度碳化物使其耐磨性大幅提高,在同等试验条件下为高铬铸铁试样的4.4倍。微观分析表明,轧辊试样磨损机理主要表现为疲劳剥落,浅层剥落主要表现为棘齿裂纹的萌生、扩展与断裂的过程;高铬铸铁轧辊试样深层失效主要表现为M7C3型碳化物的断裂并形成裂纹源并在疲劳循环过程中断裂失效,高钒高速钢轧辊试样MC型碳化物有少量破碎并形成晶间裂纹源,主要失效方式表现为碳化物颗粒剥落,并对此进行了定性的力学解释。

钒、钛对高铬铸铁中碳化物形态及耐磨性的影响

根据衬板工况要求,研制了加入微量V、Ti元素的高铬白口铸铁衬板。研究表明:V和Ti能使高铬铸铁组织细化,碳化物形态改善,硬度、冲击韧度和抗磨性提高。

钒对高铬铸铁耐磨性能的影响机理研究

研究了添加不同钒含量高铬铸铁的硬度以及耐磨性能与组织结构之间的关系。结果表明,钒的加入可显著细化高铬铸铁的基体组织,改变了碳化物的形态及分布,提高了高铬铸铁硬度及耐磨性能。当钒含量为1.8%时,高铬铸铁硬度达到63HRC,抗磨损性能最好,并确定了最佳热处理工艺为1020℃保温2h,淬火,再经250℃保温4h,回火。

热处理工艺对高钒铸铁组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺对高钒铸铁组织和性能的影响。结果表明,经860℃淬火空冷后试样具有最高的硬度,为64.6 HRC。当淬火温度超过860℃时,组织中碳化物的含量减少,残余奥氏体量增加,材料硬度降低。

高钒合金铸铁的组织与耐磨性能

为了提高合金铸铁的耐磨性,通过成分设计、材料配比以及熔炼浇注等工艺,制备出含C质量分数为3.0%的高钒合金铸铁,并分析了高钒合金铸铁的组织与耐磨性能。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对高钒合金铸铁的显微组织及物相进行分析,并对高钒合金铸铁的洛氏硬度、冲击韧性和耐磨性进行研究。结果表明:高钒合金铸铁的组成相主要为原位合成的VC硬质颗粒相、(Cr,Fe)7C3相以及Fe-Cr相,其平均洛氏硬度约为HRC64.2,平均冲击韧性为8.8 J/cm2,耐磨性是高铬铸铁的2倍左右,具有很好的耐磨性能。

高钒高速钢、高铬铸铁冷轧辊材质的耐磨性研究

利用自制模拟冷轧工况的试验装置,对比研究了高钒高速钢、高铬铸铁两种轧辊材料冷轧状态下的耐磨性。结合扫描电镜、金相分析等方法,对轧辊材料的磨损机理进行了分析。结果表明:冷轧状态下,轧辊的失效形式主要是滚动接触疲劳破坏兼有一些机械磨损以及在较高的接触应力下轧辊表层产生的塑性变形。VC较高的形态及较高的硬度是高钒高速钢具有比高铬铸铁较好的耐磨性的主要原因。

钒铁孕育对离心铸造高钒高速钢组织和性能的影响

在离心铸造座圈高钒高速钢中添加0.85wt%的钒铁孕育剂进行改性试验,并分析了钒铁孕育改性对其显微组织、耐腐蚀性能和不同温度下的力学性能的影响。结果表明,0.85wt%钒铁孕育改性可使离心铸造气门座圈高钒高速钢的碳化物由网状变为弥散分布的粒状,其力学性能和耐腐蚀性能得到明显改善。

热处理温度对高钒铸铁组织和性能的影响

研究了不同加热和保温温度对高钒铸铁组织和性能的影响。结果表明,不同热处理温度会对高钒铸铁硬度有显著影响,随着热处理温度的升高,由于碳和合金元素的析出与溶入共同作用,在900℃淬火处理后,试样硬度达到最高值,且随着淬火温度的继续升高,试样的硬度逐渐下降。

高钒高速钢、高铬铸铁复合轧辊界面对比

采用电磁半连续复合铸造法制成芯轴为45钢的高钒高速钢和高铬铸铁两种复合轧辊,对复合界面的组织和性能进行了研究。结果表明:电磁复合铸造高钒高速钢和高铬铸铁复合轧辊界面两侧都发生了明显的成分扩散,界面(扩散层)显微组织处于过渡状态,宽度基本相同,约为50μm;界面显微硬度均介于耐磨层和芯轴之间,过渡平缓;与高铬铸铁相比,高钒高速钢复合轧辊界面硬度略低,抗剪强度和冲击韧度略高,但两者差别不大,均能满足使用要求。

钒对中铬白口铸铁组织和抗高温氧化性能的影响

采用SEM与EDS对试样进行组织与成分分析,利用氧化增重法测定了不同钒含量(3.30%、6.80%、9.08%)的含钒中铬白口铸铁在500℃、600℃和750℃下的恒温氧化动力学曲线,采用X射线衍射法(XRD)对氧化试样的表面和氧化产物进行了物相分析。结果表明:随着V含量的增加,中铬白口铸铁的组织得到细化,基体上弥散分布大量VC颗粒,使得该材料有潜在的良好耐磨性能;在较低温度下(500℃、600℃)下,含钒中铬白口铸铁的恒温氧化动力学曲线符合抛物线规律,而在较高温度下(750℃),符合直线规律,最终高温氧化产物为Fe2O3以及少量的FeCr(VO4)2和Cr2O3,随着钒含量的增高,在较高温度下(750℃),含钒中铬白口铸铁的抗氧化性能有所改善。

亚临界热处理Cr13Mn3MoV2高铬铸铁的硬化行为和耐磨性

研究了Cr13Mn3MoV2高铬铸铁在亚临界处理时的硬化行为和耐磨性。研究表明,通过亚临界热处理可以使含有大量残留奥氏体的高铬铸铁产生二次硬化,从而提高高铬铸铁的硬度和耐磨性。利用合金热力学理论计算了奥氏体中碳的活度,固溶于奥氏体中的Mo和V会降低奥氏体中C的活度,对C在亚临界热处理过程中扩散的阻碍作用,所以与没有添加Mo和V的高铬铸铁比较,添加Mo和V的高铬铸铁二次硬化峰的出现需要更长的保温时间。添加Mo和V的高铬铸铁在亚临界热处理时除了二次碳化物(Fe,Cr)23C6的析出外,还有Mo2C和VCr2C2碳化物析出,有效地提高了合金抗磨料磨损能力。

含Ti高钒合金铸铁的组织与性能

为了提高高钒合金铸铁的耐磨性,设计并制备出C质量分数为2.2%的高钒合金铸铁,通过加入不同含量的Ti,研究Ti含量对高钒合金铸铁组织与性能的影响。使用扫描电镜(SEM)对高钒合金铸铁的组织进行观察,并通过其自带的能谱仪测量不同组织元素的组成与含量;使用X射线衍射仪(XRD)对高钒合金铸铁的物相进行分析;采用洛氏硬度计、冲击试验机以及摩擦磨损试验机分别对高钒合金铸铁的洛氏硬度、冲击韧性以及耐磨性进行测试。结果表明:Ti元素的加入可改变高钒合金铸铁中碳化物的形态,小幅度增加高钒合金铸铁硬度;Ti元素对高钒合金铸铁的冲击韧性影响不大;相对于未加入Ti的高钒合金铸铁,加入Ti质量分数为1%的高钒合金铸铁耐磨性是原来的1.62倍。

ZG310-570表面消失模铸渗层冲击磨损性能研究

结合消失模铸造工艺和铸渗表面强化技术,在廉价的ZG310-570表面形成一层碳化钒/高铬铸铁复合层。在MLD-10型动载磨料磨损试验机上研究了四种铸渗层成分不同的试样在3J能量冲击下的抗磨损性能,并借助JSM-5610LV扫描电镜研究了铸渗复合层的组织结构和磨损形貌。实验结果表明:铸渗剂中FeV50-A为10%(质量分数)时获得的铸渗试样抗冲击磨损性能最好,是ZG310-570试样的71倍。

高钒高速钢、高铬铸铁耐磨性分析

高碳高钒高速钢的耐磨性是高铬铸铁的3.2倍。VC显微硬度高、成团球状或团块状均匀分布在坚硬的马氏体基体上,使高碳高钒高速钢在具有高耐磨性的同时,具有较好的冲击韧性,可以安全可靠的取代高铬铸铁用作耐磨件。高碳高钒高速钢在冶金矿山行业有广阔的推广前景。

钒对高铬铸铁耐热性的影响

研究了高铬铸铁的抗高温氧化性能、耐激冷激热性，以及钒和各种合金元素对高铬铸铁耐热性能的影响。研究结果表明，钒对高铬铸铁的耐热性有着明显的不良影响。因此，必须严格控制用于冶金备件上的高铬铸铁中的钒含量。

高炉原料系统耐磨衬板的研制

研究了ＫｍＴＢＣｒ２５Ｎｉ２ＭｏＶ铸铁的铸态、空淬态及铸态速冷状态的特性，以及碳对其耐磨性、机械性能的影响。同时利用铸态速冷工艺措施并辅以结构上的完善，使研制的高炉原料系统ＫｍＴＢＣｒ２５Ｎｉ２ＭｏＶ衬板寿命比高锰钢或锰钢板提高３～５倍。使用表明，ＫｍＴＢＣｒ２５Ｎｉ２ＭｏＶ材质是用于冲击磨料磨损工况下的优良抗磨材料之一。