新型高硼合金钢的研究

研究了稀土-钛-氮复合变质处理对高硼合金钢组织和性能的影响。结果表明含稀土-钛-氮的高硼合金钢的凝固组织明显细化,且组织分布均匀。经高温热处理后,硼化物变成了球状和棒状,高硼合金钢强度得到改善,韧性明显提高,由12-15J／cm2提高至28-32J／cm2,分析了高硼合金钢强度和韧性提高的原因。含稀土 -钛-氮的高硼合金钢用于制造破碎机锤头,使用安全可靠,耐磨性比高锰钢提高220％-250％,且生产成本相当。

铸态中碳高硼合金钢的三体磨料磨损特性

采用光学显微镜、扫描电镜、自制的三体磨料磨损试验机研究了铸态中碳高硼合金钢的组织、性能与三体磨料磨损特性。结果表明:随硼含量的增大,试验钢中硬质相的体积分数增大,试验钢硬度提高、冲击性能降低、硬质相数量和尺寸的增大都对抵抗磨料切削和犁削变形有利;基体主要因微观切削和塑变而造成磨损,硬质相表现出断裂磨损机制;低载荷时变形的基体堆积较多而磨损量小,高载荷时硼碳化合物断裂加快而使磨损量增大。

淬火方式对高硼合金组织及力学性能的影响

为获得性能较优的马氏体基体同时避免过大残余应力的形成,研究了淬火方式对高硼合金组织、力学性能及残余应力的影响。采用空冷和油冷两种淬火方式调控合金基体组织和残余应力,进而分析了合金在不同淬火方式下的力学性能和残余应力的变化规律。实验结果表明:热处理后,基体由珠光体转变为马氏体,进而促使合金宏观硬度从铸态下的HRC42.73提高至空冷下的HRC55.31和油冷下的HRC57.18,增幅分别为29.44%和33.82%,同时合金中残余应力从铸态下的-307.66 MPa增至空冷下的-407.35 MPa和油冷下的-462.21 MPa。与油冷方式相比,空冷方式下合金宏观硬度虽略有降低,但形成的残余应力较小,进而降低了合金的淬裂倾向。综上所述,在空冷方式下,高硼合金既可获得较优的力学性能又可避免过大残余应力形成,显示出更优的性价比和应用前景。

高硼铸造耐磨合金研究的进展

在介绍了普通铸造耐磨钢铁材料存在着韧性和耐磨性不足的基础上,提出了用含有高韧性马氏体和高硬度硼化物的高硼铁基铸造耐磨合金取代普通铸造耐磨钢铁材料的设想,着重介绍了高硼铸造耐磨合金的成分、组织、性能及其应用,指出了高硼铸造耐磨合金研究和应用中存在的问题,最后提出了开发高硼铸造耐磨合金值得重视的若干问题。

高硼抗磨合金研究的新进展

高硼抗磨合金是继镍硬铸铁和高铬铸铁之后发展起来的新一代抗磨材料,具有良好的淬透性和优异的耐磨性。本文综述了改善高硼抗磨合金显微组织、稳定和提高高硼抗磨合金力学性能和耐磨性的各种工艺方法,最后提出了推广应用高硼抗磨合金值得重视的若干问题。

锻造加热处理对高硼铸造铁基合金组织与性能的影响

采用锻造+热处理复合工艺消除高硼铸造铁基合金中硼化物的连续网状分布,显著提高了合金的韧性.借助扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等手段分析了锻造+热处理对高硼铸造铁基合金组织与性能的影响,结果表明:锻造使网状硼化物破断,获得了均匀分布在基体中的条块状硼化物,硼化物局部出现"颈缩"和亚晶界;经热处理后,硼化物尖角圆整化,而存在"颈缩"部位和亚晶界的硼化物则断开和球化;经锻造+热处理复合工艺处理后,合金的宏观硬度略有增加,由HRC51.4增加到HRC54.7,冲击韧性则大幅度提高,由5J/cm2提高到107J/cm2,增加了约21倍,冲击断口由脆性断口转变为韧性断口.

高硼磷非晶态合金中硼的测定

高磷的存在,对高硼的容量法测定有严重干扰,本工作借助于在强酸性介质中用TMPD氯仿溶液萃取硼,与铁、镍、磷等干扰元素分离,再将有机相中的硼,用碱性溶液反萃取到水相,然后用容量法测定硼含量。本工作研究了高硼的萃取、反萃取条件,使硼的回收率接近100％。方法较蒸馏法或离子交换法简单,采用该方法分析高硼磷非晶态合金中的硼,可得到满意的结果。

高硼耐磨合金的变质处理

铸造高硼耐磨合金中的硼化物呈网状分布在晶界上,降低了该种材料的冲击韧性。为此,研究热处理、变质处理、冷却条件等方法对硼化物形态的影响。结果表明,采用添加钛变质结合高温热处理、增大冷却速度等方法,可以改善硼化物形态,使网状结构断开,有利于提高材料的冲击性能。

高硼中碳铸造耐磨合金组织和性能的研究

借助光学显微镜、扫描电镜观察,一次性冲击摆锤试验和销盘磨损试验等手段,研究了w(B)>2.0%和w(C)=0.35%～0.5%的高硼中碳铸造耐磨合金的凝固组织,并对不同热处理后的高硼中碳铸造耐磨合金进行了性能测试。结果表明:高硼中碳铸造耐磨合金的凝固组织主要由初生Fe2B,三元包晶组织(γ-Fe+Fe2B+Fe3(B,C))和珠光体组成,高硼中碳铸造耐磨合金的耐磨性与其基体马氏体及高硬度的Fe2B密切相关,热处理能显著改善高硼中碳铸造合金的硬度和耐磨性。在高硼中碳合金的冲击韧度与高铬铸铁的相当的前提下,其硬度和耐磨性都大于高铬铸铁,故可以作为一种新型耐磨材料。

耐磨高硼低碳铸造合金的研究

为提高普通碳钢的耐磨性,在低碳钢的原材料中加入3.0%~3.5%B。金相显微组织观察和XRD分析结果表明:获得的高硼低碳铸造合金铸态组织为铁素体+珠光体+Fe2B。Fe2B呈连续网状沿晶界分布,铁素体呈不规则块状分布在硼化物周围,珠光体呈片层状分布在硼化物和铁素体之间。经980℃×2 h+250℃×4 h淬回火热处理后,铁素体和珠光体全部转变为强韧性均好的板条马氏体组织,Fe2B局部出现断网现象,仍呈网状分布。铸造合金综合力学性能显著提高,经测试,其硬度≥HRC60.2,冲击韧性≥12.5 J/cm2,耐磨性相对40Gr钢提高了2.5倍,可作为优良的耐磨金属材料推广应用。

高硼低合金高速钢复合轧辊开发的关键技术问题及对策

介绍了高硼低合金高速钢复合轧辊研究开发的主要内容和要重点解决的关键技术问题,指出其在规模化制备过程中的难点及相应的解决对策。

开发高硼低合金基复合材料高速钢轧辊技术路线

分析了高速钢轧辊的技术发展趋势及高硼低合金高速钢复合铸造工艺试验、技术路线和复合轧辊开发思路,设计了高硼低合金高速钢复合轧辊材质开发的实验方法。

高硼合金在布料溜槽表面堆焊分析

针对高铬堆焊合金高温下宏观硬度、耐磨性下降的缺点,本文采用高硼合金为主要添加物的堆焊焊丝。通过硬度,金相,磨粒磨损实验对硼化物在堆焊合金中的作用进行了分析。通过硬度实验表明:950℃保温2h随炉冷却后,高硼堆焊合金宏观硬度未发生变化,硬度稳定;通过金相组织观察发现,堆焊合金中含有大量硬质相;通过XRD分析确定,硬质相为Fe2B;通过磨粒磨损试验表明:950℃保温2h随炉冷却后,与高铬堆焊合金相比,高硼堆焊合金的抗磨损性能提高2.5倍。与高铬堆焊合金相比,采用高硼堆焊合金制造布料溜槽具有硬度高,耐磨性好,使用效果优越的特点。

硼含量对高硼中碳合金钢显微组织及力学性能的影响

研究了高硼中碳合金钢中硼含量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,该合金钢的铸态组织由硼化物或硼碳化合物、少量残留奥氏体以及马氏体组成。随着硼含量的增加合金钢组织逐渐向过共晶形态转变,鱼骨状共晶组织数量增加。此外,在碳含量不变的情况下,随着硼含量的增加,材料冲击韧度降低、硬度增大。

淬火冷却方式对高硼中碳合金组织和高温磨损性能的影响

为研究淬火冷却方式与高硼中碳合金组织转变的关系,对1 000℃空冷、油冷和水冷及500℃回火后的高硼中碳合金进行X射线衍射分析、硬度测试和高温摩擦磨损试验,用电子显微镜与能谱观察和分析其高温磨损的形貌.结果表明:空冷试样的基体为回火索氏体+少量珠光体,Fe2B消失且有较多M3(B,C)析出,而油冷和水冷试样的基体全部为回火索氏体,硬质相主要有MB、M2B型硼化物,随淬火冷却速度的增大,硬质相的体积分数有所下降,基体的微观硬度增大,耐磨性也有所提高;空冷试样在高温摩擦时以直接的氧化磨损为主,油冷试样的氧化剥落减轻,水冷试样的磨损则主要因犁沟变形与氧化-去除共同作用而造成.

稀土、氮对高硼铁基合金凝固组织和性能的影响

研究了稀土、氮复合变质处理对含0.26wt%C,2.05wt%B和0.64wt%Ti的高硼低碳铁基合金凝固组织和性能的影响。结果表明,高硼低碳铁基合金的凝固组织中除了有网状分布的Fe2B化合物外,还存在少量TiB2块状组织;经稀土、氮复合变质处理后,组织明显细化且分布均匀性增加,硼化物中出现了多处明显颈缩和断网现象,没有新相出现,其硼化物仍是Fe2B和TiB2;此外,变质处理对高硼低碳铁基合金硬度无明显影响,但明显提高抗弯强度和冲击韧度。最后分析了高硼低碳铁基合金凝固组织和性能变化的原因。

高磷-硼铁基胎体性能研究及应用

本文试验研究了高磷-硼铁基胎体材料的性能,采用混料回归试验设计方法,对试验结果进行了回归分析和非线性规划求解,得到了胎体硬度及耐磨性与胎体成分及其含量之间的回归模型,并得出优化配方。试验结果表明:随着磷-硼铁合金粉含量的增加,胎体的硬脆性相应有了提高,镍与钴金属对胎体硬度与耐磨性有明显影响,而增加663铜合金粉含量时硬度有降低趋势。这些规律为依据不同岩石设计钻头配方奠定了良好的基础。同时,针对可钻性9级岩石,采用试验研究的4号配方试制了钻头,并进行了生产性钻进试验,获得了钻进时效1.80 m/h、钻头寿命60.65 m/个的良好效果。

钒含量对Fe-Cr-V-B-C系堆焊合金显微组织和耐磨性能的影响

采用复合粉体颗粒+H08A实心焊丝的自保护明弧焊法在Q235A钢表面制备了Fe-Cr-V-B-C系高硼堆焊合金,研究了钒质量分数(0~7.5%)对合金显微组织及耐磨性能的影响。结果表明:当钒质量分数为0时,堆焊合金由α-Fe、M_(2)B和M_(3)C等相组成;当钒质量分数为1.5%,块状M_(2)B相的含量和尺寸增大,其晶间析出点状、十字花状VC相;当钒质量分数增至3.0%和4.5%时,初生M_(2)B晶粒细化;当钒质量分数增至6.0%时,M_(2)B相晶间和晶内析出针状和条状V_(3)B_(2)相;当钒质量分数增至7.5%时,V_(3)B_(2)相明显增多,M_(2)B相减少。随着钒含量的增加,堆焊合金的硬度先升后降,磨损质量损失先降后升,当钒质量分数3.0%时,硬度最高,为61.6 HRC,磨损质量损失最小,为0.019 4 g,堆焊合金耐磨性能最佳。

抗磨Fe-B合金研究进展

Fe-B合金凭借其低廉的成本,优异的强韧性和耐磨性,有望成为新一代抗磨材料。本文阐述了国内外在Fe-B合金研究方面的进展,包括Fe-B合金成分设计及制备方法、热处理方法、硼化物形态改善、磨损性能及失效行为、Fe-B合金的应用。最后,探讨了Fe-B合金未来发展方向和今后研究的重点。

高速钢复合轧辊材料及制造技术的研究进展

对当前广泛使用的轧辊材质及性能特点进行分析,研究了弥补当前材质缺陷的高速钢轧辊材料性能和不同制造技术的特点,指出依据我国硼资源丰富,而铌、钴资源短缺的现状,开发高硼低合金高速钢复合轧辊是一个重要发展方向。从而使国产高速钢轧辊的制造和使用水平尽快达到或超过国际先进水平。