回火温度对高锰钢ZGMn13Cr2性能的影响

通过系列回火工艺及拉伸试验 ,研究了回火温度对ZGMn13Cr2性能的影响。结果表明 :ZGMn13Cr2经水韧处理后 ,再经过 2 5 0℃× 6h回火 ,在韧性不降低的情况下 ,强度提高 10 % ,达到国外牌号GX12 0Mn12性能要求。

硼含量对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响

借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针等仪器设备综合研究了硼含量（0.5%~2.0%）对Mn13Cr2高锰钢铸态组织和性能的影响。试验结果表明：硼元素主要分布在硼碳化物中,并且随着硼含量的增加,合金的基体组织由奥氏体为主变为以铁素体为主,第二相由M（3C,B）为主变为M2（3C,B）6和M（3C,B）为主,第二相呈网状分布特征。同时,第二相的体积分数、合金的硬度随硼含量的增加而增加,合金的冲击韧性随硼含量的增加而降低。

ZG120Mn13Cr2高锰钢的感应电炉冶炼

研究了化学成分对ZG120Mn13Cr2高锰钢性能的影响。提出了采用感应电炉冶炼ZG120Mn13Cr2高锰钢的工艺重点。对采用镁砂炉衬和硅砂炉衬感应电炉冶炼的ZG120Mn13Cr2钢的性能进行了对比,结果表明,镁砂炉衬感应炉冶炼的ZG120Mn13Cr2钢性能优于硅砂炉衬感应炉冶炼的ZG120Mn13Cr2钢。指出了采用硅砂炉衬感应炉冶炼高锰钢存在的问题。

动载荷下Mn13Cr2Mo高锰耐磨铸钢形变硬化行为

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)的测试方法对不同冲击载荷下典型高锰铸钢Mn13Cr2Mo的形变硬化行为进行了系统研究。结果表明,随着气缸压强由0.2MPa增加至0.8MPa,Mn13Cr2Mo铸钢形变硬化过程可近似分解为线性硬化、非线性硬化两阶段;当压强为0.2 MPa时,线性硬化维持至约107 MPa时开始向非线性硬化阶段转变。当压强由0.4 MPa增加至0.6 MPa时,线性硬化向非线性硬化阶段转变的临界强度由123 MPa增加至356 MPa;在非线性硬化阶段,当压强高于0.4 MPa时高锰钢的应变硬化率明显提高。综合考虑线性硬化向非线性硬化的转变强度以及高锰钢的加工硬化速率,当气缸压强高于0.6 MPa时,由线性硬化向非线性硬化阶段转变的临界强度达到约356 MPa。材料在非线性硬化阶段的应变硬化率较高,此时试验用Mn13Cr2Mo高锰耐磨铸钢形变硬化能力被充分激发。

表面爆炸处理后的ZGMn13Cr2钢的冲击磨损性能及硬化机理

对ZGMn13Cr2钢表面进行一次爆炸处理,测量其冲击磨损性能,观察不同硬化层的显微组织,分析其硬化机理。实验结果表明:经爆炸处理后的ZGMn13Cr2钢硬度随硬化深度的增加而降低,耐磨性提高了1.32～1.41倍,磨损形貌以犁沟、剥落坑为主,还有少量破碎坑;通过对不同硬化深度的实验用钢表面进行显微表征,发现硬化层内产生了大量的形变孪晶,爆炸表面具有高密度位错的畴界,距爆炸表面10 mm处有泰勒晶格以及距爆炸表面20 mm处出现大量平行的滑移带和滑移带交割,未观察到马氏体组织,仍以基体奥氏体为主,这说明一次爆炸处理的ZGMn13Cr2钢的硬化机理为孪晶硬化和位错硬化的复合机制。

ZGMn13Cr2钢热变形行为及热加工图

为研究ZGMn13Cr2钢的热变形行为及热加工图,首先利用Gleeble-3500热模拟试验机对其进行了高温压缩实验,研究ZGMn13Cr2钢在变形温度为900、1000、1100和1200℃,应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1)条件下的真实应力-真实应变曲线,分析其在不同变形条件下流变应力的变化规律,并基于实验数据,经线性拟合得到ZGMn13Cr2钢的Arrhenius本构方程及热加工图;然后,以某型号挖掘机斗齿为研究对象,研究该材料的热加工性能,制定了挖掘机斗齿的锻造工艺并利用数值模拟软件进行模拟;最后,根据模拟得到的工艺参数进行了工艺实验验证。研究结果表明,ZGMn13Cr2钢的最优热加工工艺参数范围为:变形温度为1057~1167℃、应变速率为0.2~0.5 s^(-1)。工艺实验得到的斗齿锻件充填饱满,并与模拟结果基本一致。该研究结果为ZGMn13Cr2钢的锻造工艺参数制定以及挖掘机斗齿的实际锻造生产提供一定的理论依据。

高锰钢精密超精密镜面加工技术及试验研究

目的利用ELID磨削技术对ZGMn13Cr2高锰钢进行精密超精密镜面磨削加工试验研究,解决其加工性能差的问题,以提升表面质量,采用二次回归通用旋转设计试验,探究不同试验因素对ZGMn13Cr2高锰钢加工表面质量的影响规律,并对各因素工艺参数进行优化。方法对MSG-612 CNC超精密成型平面磨床进行ELID磨削工艺模块化改造后,采用240#、W10粒度的金属结合剂金刚石砂轮对直径Φ50 mm、厚度10 mm的样件进行ELID磨削加工,对比两种粒度砂轮的加工效果。应用二次回归通用旋转设计进行工艺试验,搭建表面粗糙度二次回归数学模型,探究不同试验因素对工件表面质量的影响程度,使用判定系数R2检验二次回归模型对实际情况的拟合程度。最后,由lingo软件对二次回归数学模型进行优化,得出ZGMn13Cr2高锰钢ELID磨削各试验因素工艺参数的最佳组合。结果经W10金属结合剂金刚石砂轮加工后,样件获得较高精度的镜面效果,两种粒度所加工的样件表面均无烧伤。判定系数R2检验二次回归模型对实际情况的拟合度为99.24%,模型的预测结果对实际加工有指导意义。优化得出的最佳工艺参数组合为:砂轮线速度35 m/s,电解电压90 V,砂轮进给量2μm,电解间隙0.734 mm。结论ELID精密超精密镜面磨削加工技术可大幅提高ZGMn13Cr2高锰钢的加工效率和加工精度,减少工件表面烧伤,在高锰钢磨削加工方面具有良好的应用价值。

ZGMn13Cr2钢水韧处理中的脱碳行为

研究了不同水韧条件下ZGMn13Cr2钢的脱碳行为,分析了实际脱碳深度与理论计算之间的关系,并对传统的计算模型进行了修正。结果表明,水韧处理加热温度越高,保温时间越长,脱碳越严重。当加热温度为1000℃时,实际脱碳深度与理论脱碳深度相似;加热温度为1050℃和1100℃时,由于氧化反应的加剧以及碳化物的作用,实际脱碳深度大于理论脱碳深度,传统的计算模型不再适用,采用修正的计算模型能对ZGMn13Cr2钢水韧处理中的脱碳深度起到一定的预测作用。