Influence of Impact Energy on Impact Corrosion-abrasion of High Manganese Steel

The impact corrosion-abrasion properties and mechanism of high manganese steel were investigated under different impact energies. The result shows that the wearability of the steel decreases with the increase of the impact energy. The dominant failure mechanism at a lower impact energy is the rupture of extrusion edge along root and a slight shallow-layer spalling. It transforms to shallow-layer fatigue flaking along with serious corrosion-abrasion when the impact energy is increased, and finally changes to bulk flaking of hardened laver caused by deeo work-hardening and heaw corrosion-abrasion.

高锰钢辙叉机械冲击预硬化工艺研究

为提高高锰钢辙叉的耐磨性能和抗变形能力,利用自制的机械冲击预硬化设备对高锰钢辙叉表面进行预硬化处理。适合高锰钢辙叉服役条件的最佳机械冲击硬化工艺如下所述,将高锰钢辙叉待硬化表面加热到300℃,利用冲击能量为50 J的机械装置冲击辙叉工作面,每个硬化点冲击时间大于10 s,相邻硬化点边缘距离小于3 mm。高锰钢辙叉经过机械冲击硬化处理后获得硬化层深度大于15 mm、表层硬度约为48 HRC、亚表层硬度梯度平缓过渡的理想硬化效果。亚表层硬度梯度平缓过渡是由于高锰钢辙叉被加热到300℃后,屈服强度降低,机械冲击后塑性变形区厚度增加所致。同时,在300℃冲击变形过程中高锰钢微观组织发生动态回复,降低了辙叉表层硬度,使硬化效果更适合铁路辙叉服役。高锰钢辙叉经过机械冲击硬化处理后使用寿命明显提高。

高能量冲击载荷下高锰钢的耐磨性

冲击能量不同，高锰钢的磨损规律有不同的表现．纳米晶、非晶态是高能量冲击载荷下高锰钢特有的亚结构；高密度变形条带相互交叉、阻滞或截割，使奥氏体组织严重细化变为微晶甚至纳米晶，严重的点阵畸变使晶体的自由能升高，使之变成非晶态；纳米晶与非晶态的产生是高能量冲击载荷下，高锰钢加工硬化的一种机制。

中碳25Mn钢低温冲击断裂过程中的变形机制

测定了中碳25Mn钢在不同温度下的冲击吸收能量,观察了断口处的变形组织特征,并结合层错能计算分析,讨论了实验钢在不同温度下的变形机制。结果表明:冲击断口处的组织中均含有大量的形变孪晶,但随着变形温度的降低,层错能也随之降低,有利于孪晶的形成,导致变形组织中的孪晶数量有所增加,此时实验钢的变形机制以TWIP为主;当温度降至-196℃后,层错能进一步降低,变形过程中发生形变诱导相变,马氏体的产生导致钢的韧性显著降低。

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。

热轧高锰钢Mn13的冲击磨料磨损性能研究

以热轧高锰钢Mn13为材料,在MLD-10动载磨料磨损试验机上研究了Mn13钢板以石英砂为磨料时,不同冲击功条件下的冲击磨料磨损性能,利用XRD和SEM分析了其组织转变及磨损机制.实验结果表明:Mn13钢板冲击磨料磨损的磨损失重和磨损率随冲击功的增大而减小,加工硬化程度随冲击功的增大而提高,冲击磨损硬化层中马氏体转变量也随冲击功的增大而增加,马氏体转变是其发生加工硬化的主要原因.Mn13钢板的磨损破坏形式主要表现为塑变堆积和凿削坑,局部存在犁削破坏,其磨损机制表现为多次塑变导致的疲劳断裂.

热轧高锰钢Mn13的冲滚磨料磨损性能

在M2000摩擦磨损试验机上,研究以煤矸石为磨料时热轧高锰钢Mn13冲滚耦合的磨料磨损性能,利用XRD和SEM分析其组织转变及磨损机制。实验结果表明,在较高冲滚载荷下,热轧Mn13钢表现出更好的抗冲滚磨料磨损性能;冲滚磨料磨损表面存在一定厚度的硬化层,且随冲滚载荷的增加,磨损面硬度增加,硬化层厚度增大,形变孪晶和马氏体相变是其加工硬化和耐磨损性能改善的主要原因;低载荷冲击时,磨损机制主要表现为凿削磨损并伴随犁沟切削磨损,较高载荷冲击时,磨损机制凿削磨损和犁沟划伤过渡到疲劳剥落和凿削磨损。

腐蚀环境下改性高锰钢冲击腐蚀磨损机理研究

利用改造的冲击腐蚀磨损机,测试了不同冲击功下含稀土量为0.08%的改性高锰钢的冲击腐蚀磨损性能。结果表明,在模拟实际工况条件下,当冲击功为1.2 J时,改性高锰钢的冲击腐蚀磨损机理为微观犁皱和二次显微切削,腐蚀作用不明显。当冲击功为2.0 J时,改性高锰钢的冲击腐蚀磨损机理为挤出棱加工硬化造成的材料剥落。在低冲击功下,改性高锰钢具有优异的耐冲击腐蚀磨损性能,是一种优良的冶金矿山用湿式球磨机衬板用钢。

高锰钢辙叉在机械冲击下的预硬化特性

采用自制机械冲击实验系统并建立有限元仿真模拟实际生产工况,系统性研究高锰钢辙叉在机械冲击功条件下的加工预硬化能力.结果表明:只有高于临界冲击功的情况下,高锰钢表面才能得到有效的加工硬化,而临界冲击功的大小则会随着材料组织结构的改变而改变;矩形冲击面易于控制冲击功大小,却无法使材料表面硬度均匀分布;以200 J/cm^2的冲击功冲击2次的预硬化工艺能有效提高高锰钢辙叉的表面硬度和硬化层深度,与传统的小能量多次冲击相比,在能达到良好加工硬化效果的同时,更有利于真实反映机械冲击情况下的加工硬化规律.

氧化铝粒子的冲蚀速度对高锰钢磨损特性影响的研究

通过对高锰钢的磨损表面形貌、磨屑形貌和表面硬度的分析，研究了氧化铝粒子的冲蚀速度对高锰钢的磨损特性的影响．结果表明：在氧化铝粒子不同速度的冲蚀下，高锰钢仍具有典型延性材料的冲蚀磨损特性．高锰钢的磨损过程分为两个阶段：初始阶段和稳定阶段．同一速度下初始阶段的磨损率高于稳定阶段的磨损率．随氧化铝粒子冲蚀速度的提高，在高锰钢的冲蚀磨损过程中出现稳定阶段所对应的粒子质量逐渐减少，初始阶段和稳定阶段的磨损率都增加，表面硬化层的厚度和应变诱发马氏体的分数有所增加．

镧对衬板钢在腐蚀料浆环境下的冲击腐蚀性能与机理的影响

利用改造后的MLD-10型冲击腐蚀试验机,研究了含有一定镧元素的改性高锰钢和高锰钢冶金矿山衬板钢在铁矿石酸性矿浆中的冲击腐蚀磨损行为;采用扫描电子显微镜观察了试样磨损表面形貌,用光学显微镜分析了垂直于试样磨损表面的亚表层金相组织。结果表明,在冲击功为1.2J的模拟工况下,改性高锰钢的耐冲击腐蚀磨损性能要优于高锰钢。从磨损失效机理来看,改性高锰钢试样腐蚀磨损机理前期为微观切削、微观犁皱,其后则主要为应力腐蚀引起的剥落。高锰钢试样腐蚀磨损机理为微观犁皱和加工硬化作用造成的材料剥落。

冲击功对ZGMn18Cr2高锰钢组织及耐磨性能的影响

通过模拟实际工况条件,运用金相显微镜、扫描电镜等分析手段,对比研究不同冲击功作用下的ZGMn18Cr2高锰钢的组织、力学性能及耐冲击磨损行为。结果表明,不同冲击功作用下,高锰钢的滑移带密度随之增大,最高硬度为448、478、545 HV,硬化层深度为0.19、0.29、0.7 mm,加工硬化效果逐渐提高。在本实验室模拟工况条件下,当冲击功为3 J时,高锰钢的加工硬化能力得到较为充分发挥,磨损失重最小,表面损伤为较短的切削划痕和较多的犁沟、犁皱,磨损机制主要以切削磨料磨损和塑变剥落磨损为主。

高锰钢帽型样品在高速冲击下的剪切行为

绝热剪切带是材料在高速变形时一种典型的破坏形式,为了更好地理解高速冲击过程中绝热剪切带的形成和扩展,基于Johnson-Cook本构模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件对高锰钢帽型样品高速冲击过程的剪切行为进行了二维数值模拟。结果表明:横穿剪切带方向,应力应变分布都是剪切带中心最高,然后向两边逐渐降低,类似于高斯分布;平行于剪切带方向,应力应变分布则是呈两端高中间低的特点。然后利用模拟的应力应变场分布确定了剪切带和裂纹形成及扩展方向,即从剪切区两端形成并向中间扩展;最后通过编辑软件的k文件直接得到了剪切带内部及周围形变影响区和基体的温度分布,其和应力应变场分布规律一致,结果与实验结果基本吻合。

冲击载荷对10Mn钢磨损性能的影响及耐磨机制分析

通过水韧处理配合450℃时效热处理工艺,研究10Mn钢在2和5 J冲击载荷下耐磨性能。结果表明,10Mn钢在5 J冲击载荷下失重量更少,加工硬化的速率更快,并且在不同冲击载荷下磨损失重量都出现了周期性变化。磨损表面SEM结果表明,表面存在犁削磨损、凿削磨损、裂纹。通过XRD数据对亚表面奥氏体和马氏体体积分数进行定量计算,随着冲击功的增加,奥氏体含量减少,马氏体含量增加。对磨损后的亚表面微观组织进行TEM表征,磨损层存在高密度位错、层错、形变孪晶,并且位错在碳化物处堆积。亚表层的EBSD结果表明,磨损过程中产生了形变马氏体和裂纹,马氏体在高位错密度区形核长大,而裂纹沿着奥氏体晶界扩展,最终在高密度位错区和形变马氏体处受阻从而停止扩展。耐磨机制由位错强化、形变诱发相变强化、形变孪晶强化多种强化机制组成。