上海大学CAST团队发表低合金铸钢有关研究成果

近日,上海大学先进凝固技术中心团队在铈对低合金铸钢中夹杂物改性和显微组织影响机理方面的研究取得重要进展,研究成果以“Evolution mechanism of inclusions and microstructure in low-alloy cast steel with cerium addition”为题发表在材料科学领域学术期刊《Journal of Materials Research and Technology》上。

铬钼铌合金耐磨铸钢的研制

所研制的铬钼铌合金铸钢经简便的空淬＋回火热处理，形成以板条马氏体为主加贝氏体和奥氏体多相组织，其综合力学性能良好（σｂ≥１２００ＭＰａ、σ０．２≥８００ＭＰａ、αｋ≥２５Ｊ／ｃｍ２、ＨＲＣ≥４５），且具有较好的加工硬化能力。在冲击磨料磨损条件下，耐磨性是普通Ｍｎ１３钢的２倍以上。

热处理工艺对低合金高性能铸钢组织和性能的影响

通过组织分析和力学性能测试,研究了奥氏体化温度、保温时间、回火温度对一种低合金高性能铸钢组织和性能的影响。试验结果表明,奥氏体化温度对实验铸钢伸长率的影响显著,回火温度对其强度、硬度、冲击韧性的影响起主要作用。该铸钢的最佳热处理工艺为:930℃下奥氏体化保温2 h后油冷,600℃下回火保温2 h后空冷,该工艺可以使此铸钢具有更好的综合力学性能。

用于煤机的低合金耐磨铸钢性能改良研究

本研究以煤机行业使用的ZG25MnNi和ZG30Mn2铸钢件为参照对象,借助于真空熔炼钮扣锭的试验方法,并辅以相应的热处理工艺,优化出适合于煤机工况的改良型铸钢材料,其主要成分范围为0.2%～0.4%C、1.0%～1.8%Mn、0.01%～0.04%Nb。改良型铸钢材料具有较高的硬度和更好的耐磨性,实际生产后改良型铸钢件的综合力学性能有明显提高。

耐磨低合金铸钢的研究与应用

研究了一种不含钼、镍等贵重合金元素的耐磨低合金铸钢材料,具有足够的淬透性和淬硬性,经油冷淬火和中温回火处理后,硬度大于58HRc,冲击韧性大于22J／cm2,断裂韧性大于35MPa．m1/2。用于制造大型球磨机衬板,耐磨性比高锰钢衬板提高1倍以上,具有很好的经济效益。

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。

锰替代中铬合金铸钢中镍和钼的研究

以锰作为主要添加元素,替代中铬合金铸钢中贵重合金元素镍和部分钼,并研究了材料的组织、性能及其作用机理。结果表明,替代后材料组织细化,冲击韧度和动态冲击抗磨料磨损性能提高,且生产成本大幅下降。

铬钼铌合金铸钢组织与耐磨性的探讨

对铬钼铌合金铸钢的组织与耐磨性进行了探讨。研究表明，铬钼铌合金铸钢经空淬＋低温回火后的组织是以板条马氏体为主的马氏作－贝氏体－奥氏体多相混合组织。其综合力学性能优异，耐磨性是普通Mn13钢的2倍以上。

稀土低碳低合金耐磨铸钢焊条的研制

利用正交设计方法设计稀土低合金耐磨铸钢焊条的配方,研制出一种工艺性能良好的含钇的堆焊焊条,对其堆焊层显微组织、硬度进行了较系统的试验研究。

热处理对无钼镍低合金耐磨铸钢组织和性能的影响

以低价的硅、锰、铬为主要合金元素,加入少量的硼、钛和稀土等元素细化和净化铸钢的组织,设计研究了一种不含钼、镍等贵重合金的低合金耐磨铸钢,同时研究了不同淬火温度对铸钢组织和性能的影响。结果表明,随着淬火温度的升高,硬度略有提高。淬火温度超过950℃后,淬火组织略显粗化,且出现残留奥氏体,硬度反而下降。在950℃淬火时,低合金铸钢组织由强韧性好的细小板条状马氏体和少量残余奥氏体组成且组织均匀性好,硬度大于HRC52,无缺口试样冲击韧性大于100J/cm2,综合性能良好。用于制造挖掘机斗齿,使用寿命比高锰钢斗齿提高2倍以上。

低合金贝氏体铸钢及其在矿山行业的应用研究

以Si、Mn、Cr为主要合金元素 ,加入少量Mo、V、Ti、B、稀土进行微合金化和变质处理 ,在空冷淬火条件下 ,获得了综合性能优良的贝氏体组织。低合金贝氏体铸钢的硬度和韧性高、耐磨性好 ,且生产工艺简单 ,贵重合金元素加入量少 ,生产成本低。这种材料用于制造矿石破碎机的鄂板和研磨矿粉的磨机衬板 ,其使用寿命比高锰钢提高 1.5～ 2 .5倍 ;用于制造球磨机磨球 ,球耗比普通锻钢球和低铬铸铁球低5 0 %～ 80 % ,和高铬铸铁球相当 ;用于制造铁矿粉输送管道 ,其寿命比 16Mn钢提高 3～ 4倍。因此 ,这种低合金铸钢应用于矿山行业 ,可明显提高破磨设备运转率 ,降低矿粉加工成本。介绍了低合金空冷贝氏体铸钢的成分。

某低合金铸钢的焊接性能分析

研究了低合金铸钢焊接接头的显微组织及其力学性能。结果表明,焊接接头熔合区低合金铸钢一侧形成脱碳层和柱状晶区,使热影响区的硬度降低,焊接接头的伸长率减小,但对其屈服强度和抗拉强度影响不大。低合金铸钢的热稳定性较差,受焊接余热影响,热影响区内的碳化物开始分解。

履带板用新型中碳Cr-Mn-Si-Mo-RE低合金铸钢

研究了履带板用新型中碳Cr Mn Si Mo RE低合金铸钢的热处理工艺、力学性能和耐磨性。试验结果表明 ,该材料性能稳定在σb=90 0～ 110 0MPa ,δ =10 %～ 15 % ,ak=4 5～ 5 5J cm2 ,HRC 3 5～ 4 5之间 ,综合力学性能好。将该材料用于牙轮钻机履带板 ,使用寿命为原材料ZG3 5Mn钢的 1.7倍。

新型合金铸钢锤头的研制

针对锤式破碎机锤头工况条件和主要失效方式,研制了一种新型合金铸钢锤头。经适当的热处理,得到显微组织为板条马氏体、针状马氏体及残余奥氏体,锤头头部硬度为HRC48～55,冲击韧性为ak=20 J/cm2,具有良好的硬度与韧性的配合,能够满足工况的要求。经现场试验证明,所研制的新型合金铸钢锤头的耐磨性为高锰钢锤头的1.5倍。

热处理工艺对低合金耐磨铸钢组织和性能的影响

借鉴真空熔炼钮扣锭制备试样的实验方法,研究了正火温度及回火温度对低合金耐磨铸钢组织和性能的影响。结果表明,正火使晶粒细化,硬度增加。随着正火温度从890℃到940℃变化,硬度先降低后升高,在920℃时最低。经过890℃正火以及分别在500、530、560、590、620和650℃下回火,得到试样力学性能变化规律。

低铬合金铸钢丸欧文寿命及磨损失效机理研究

利用离心雾化法制备出一种新型低铬合金铸钢丸,通过欧文寿命试验机对低铬合金铸钢丸(S330)进行欧文寿命试验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜分析低铬合金铸钢丸磨损失效形式。结果表明:低铬合金铸钢丸在1 500次循环之前磨损形式以表层剥落为主,在1 500次循环之后磨损形式以心部脱落为主。表层剥落一般发生在整个失效过程中;低铬合金铸钢丸的心部脱落发生在表层剥落的基础上,低铬合金铸钢丸的缺陷越少,发生心部脱落的时间越晚;当低铬合金铸钢丸的裂纹或气孔比较大时,发生脆性断裂,另外在心部脱落的同时也发生脆性断裂。

热处理对Cr-Si-Mn-Mo系中碳低合金铸钢组织及力学性能的影响

研究了淬火和回火温度对Cr-Si-Mn-Mo系中碳低合金钢组织、力学性能及磨损性能的影响。结果表明:经不同温度淬火及250℃回火后,试验钢得到的组织主要为马氏体,并且随淬火温度的升高,板条马氏体特征越明显。试验钢经1050℃×30 min淬火+250℃×2 h回火后综合力学性能及耐磨性能最佳。

低合金耐磨铸钢煤矿掘进机履带板的研制

对低合金铸钢履带板特点及铸造工艺性进行了分析,选用水玻璃砂立浇铸造工艺进行其产品开发。针对履带板材质为低合金铸钢且铸件壁厚差异大,铸造过程中易出现材质性能低、冷隔、缩孔缩松等缺陷,使用过程中履带板易断裂及快速磨损等问题,从模具、工装、浇冒口设计、造型制芯、熔炼浇注和热处理工艺等方面采取措施,研制出合格的履带板铸件,为类似铸件的生产提供了经验。

等温淬火温度对低合金耐磨铸钢组织性能的影响

低合金耐磨铸钢经900℃×30 min奥氏体化热处理后,实验研究了60 min等温时间下不同等温淬火温度对其组织性能的影响。结果表明,当等温温度为270℃时,其组织为细针状下贝氏体+残余奥氏体+少量马氏体复相组成,钢的硬度最高,冲击韧度最小;随着等温淬火温度的升高,钢的组织逐渐向枝叉状贝氏体和带有羽毛状的上贝氏转变,同时钢的冲击韧度总体呈直线上升,硬度大幅度下降;在300～330℃范围内等温淬火钢获得的组织和力学性能最佳,360℃等温淬火时最差。

以锰替代CrMoNb合金铸钢中贵重合金元素镍和部分钼的研究

研究了以锰替代CrMoNb合金铸钢中贵重合金元素镍和部分钼后的组织和性能。结果表明,替代材料组织细化,冲击韧度和动态冲击抗磨料磨损性能提高,而材料的成本大幅下降。