固溶处理对新型全奥氏体高锰低温钢微观组织、力学性能及摩擦性能的影响

针对新型奥氏体高锰低温钢在LNG (Liquefied natural gas)储罐应用中的磨损问题,本文中研究了不同固溶处理温度对微观组织、力学性能和耐磨性能影响以及三者之间的关联性.将25Mn高锰钢分别在950、1 000、1 050以及1 100℃下固溶处理0.5 h,并采用光学显微镜、白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱仪对试样的微观组织、磨损轮廓和磨痕形貌进行了表征.结果表明:随着固溶处理温度的升高,高锰钢的表面硬度逐渐下降,1 100℃固溶处理后钢材硬度降到最低,约为261 HV.另外,钢材的抗拉强度随固溶温度升高先增大后减小,其中在1 000℃下展现出最优的抗拉强度、屈服强度及应变硬化速率.在摩擦性能测试结果中可以看出,高锰钢表面平均摩擦系数随着固溶处理温度先增大后减小再增大,在1 000℃时因发生氧化摩擦而降到最低,约为0.39,磨损率为0.49‰,表现了最优的耐磨性能.这主要是由于1 000℃热处理后的高锰钢磨痕表面密布颗粒均匀的碳化物,导致磨损后的硬度增大近50.6%,磨损机理从颗粒磨损与疲劳磨损结合转变为黏着磨损为主,颗粒磨损为辅.

变质和弥散处理对高锰钢组织和性能的影响

研究了变质和弥散处理对高锰钢组织和性能的影响。结果表明，变质可有效地细化高锰钢的铸态组织，消除柱状晶和网状碳化物；变质后的高锰钢经弥散处理，可获得奥氏体基体上弥散分布有颗粒状碳化物的复相组织，从而使高锰钢的力学性能和耐磨性能明显提高。

多元变质处理对高锰耐磨钢组织和性能的影响

通过金相组织观察、SEM分析和性能测试,研究了稀土(RE)+铁神一号(TS NO1)多元变质处理对高锰钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:该耐磨钢经0.3%RE+0.5%TS NO1多元变质处理后,其奥氏体基内形成弥散分布的合金碳化物等第二硬质相颗粒,显著细化了晶粒、强化了基体,提高材料起始硬度;由于多种强化机制的共同作用,致使高锰钢的综合力学性能显著提高。

热处理对变质高硼铸钢组织和性能的影响

研究了淬火温度对稀土-钛复合变质高硼铸钢显微组织和力学性能的影响。结果发现,在碳钢中加入适量硼并经稀土-钛变质处理后,获得了高硬度硼化物加铁素体、珠光体和马氏体组成的复合组织。随着淬火温度升高,金属基体由铁素体、珠光体和马氏体的复合组织向单一马氏体组织转化,硼化物由连续状向孤立状分布转化,且硼化物呈现粗化趋势。随着淬火温度提高,变质高硼铸钢的硬度和冲击韧度均提高,超过1 000℃,硬度和冲击韧度变化不明显。变质高硼铸钢在1 000℃左右淬火获得单一马氏体和孤立分布的硼化物,具有良好的耐磨性。

高压热处理对耐磨高锰钢硬度的影响

研究了高压热处理对耐磨高锰钢硬度的影响。结果表明:高压热处理能有效提高耐磨高锰钢的硬度。铸态耐磨高锰钢经1050℃×60 min的固溶处理+4 GPa压力下500℃×15 min的高压热处理后的硬度为512 HV,较耐磨高锰钢固溶处理后的硬度提高了155%。

热处理工艺和爆炸预硬化对高锰钢ZGMn13VTiMoRE组织和耐磨性的影响

运用金相、透射及扫描电镜和冲蚀磨损等试验方法，研究了不同水韧及时效工艺处理和爆炸预硬化对高锰钢（ＺＧＭｎ１３ＶＴｉＭｏＲＥ）组织和耐磨性的影响，提出了优化热处理工艺。研究结果表明，经优化热处理工艺和爆炸预硬化处理后，使ＺＧＭｎ１３ＶＴＭｏＲＥ钢得到细小、均匀的奥氏体晶粒，弥散分布的第二相质点，一定厚度的预硬化层和存在于基体中的大量形变层错及孪晶等。其耐磨性可提高４０％。

高硅耐磨铸钢的研究进展

介绍了高硅耐磨铸钢成分、组织、性能、热处理工艺、微合金变质处理工艺和淬火预处理工艺,提出了推广应用高硅耐磨铸钢值得重视的若干问题。

变质高锰钢析出相的演变及力学性能的研究

为了有效改善高锰钢的组织和性能,通过变质处理和弥散处理相结合的方法,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM),对稀土-低熔点合金变质高锰钢时效析出相进行研究.结果表明:实验用钢在460℃时效1 h时,基体上开始有球状析出相析出,随着时效时间的延长,析出相由球状向针状转变;520℃时效1 h,晶界上有少量的球状析出相,基体上析出相为细针状;580℃时效1 h,析出相为粗大的针状,且基体发生了奥氏体向珠光体转变.随着时效温度的升高,变质高锰钢时效析出相由球状转变为针状,针状析出相与球状析出相晶体结构不同,针状析出相更加趋于稳定.变质高锰钢的硬度随着析出相增多而升高,(Mn,Fe)7C3细针状析出相在冲击韧性和耐磨性起主导因素,变质高锰钢最佳时效工艺应使耐磨析出相析出,且未引起微观应变增大.本次实验用钢最佳时效工艺参数为520℃下时效1 h.

Mo和变质处理对高钒高速钢耐磨性的影响

为讨论Mo元素和变质处理对高钒高速钢耐磨性的影响,制备高钒钼高速钢。通过金相法、X射线衍射和摩擦磨损实验对高钒高速钢的显微组织、物相组成和耐磨性能进行分析。结果表明:热处理后的未变质高钒高速钢、变质高钒高速钢和变质高钒钼高速钢的组织主要由马氏体、Fe3C和V2C组成;Mo元素和变质处理使高钒高速钢的碳化物明显细化,大量颗粒状碳化物弥散分布;变质高钒钼高速钢在室温下干磨损60 min,失重量为0.011 9 g。该研究为高钒高速钢的发展提供了理论依据。

高碳高钒系高速钢耐磨材料的现状与发展

阐述了新型高碳高钒高速钢的设计思想,重点论述了高碳高钒系高速钢组织形态、热处理工艺、变质处理对其耐磨性能的影响,总结了二次硬化相碳化钒形态分布、基体组织硬度是材料耐磨性能的关键;而组织 热处理工艺 变质处理 材料耐磨性能的内在变化规律还有待进一步深入研究,尤其是在高载荷下的变化规律更符合实际生产,有利于新型高速钢及早投入实际生产。

线材制造用“滑板”材料热处理工艺的研究

“滑板”是线材制造生产线上典型的磨损易耗件，本研究在分析国外类似材料成分基础上，设计和调整了新高锰钢的成分，并采用感应熔炼的方式将其熔炼出来。其后对钢采用不同工艺进行热处理，通过金相显微组织观察和力学性能测定，确定最优的热处理工艺参数，使设计的耐磨钢具有良好的机械性能及耐磨性。

稀土、镁和钛复合变质中锰钢的耐磨性

研究了稀土、镁和钛复合变质剂对Mn6钢耐磨性的影响。结果表明,不同变质剂及其加入量对Mn6钢耐磨性的影响很大,当使用最佳变质剂及其合适的加入量时,可使Mn6钢的耐磨性提高50%左右,该变质钢在秦皇岛港务局实际使用效果良好。

时效处理对高锰钢组织及耐磨性能的影响

研究了时效处理对高锰钢硬度、冲击韧度、冲击磨料磨损性能的影响,并利用金相显微镜观察金相组织,XRD分析物相组成,SEM观察磨损形貌。结果表明:300℃时效处理2 h后,高锰钢晶内析出大量细小弥散分布的碳化物;硬度随时效温度的升高而增加,冲击韧度先上升后下降,300℃时达到峰值188 J/cm^2;300℃时效后高锰钢的耐磨性最佳,比未时效时提高10%~15%,且磨损表面无严重变形。

合金化处理对高碳高锰钢组织与性能的影响

为进一步提高锻造高碳高锰钢的耐磨性,对锻造高碳高锰钢进行了Cr、Mo、V、Al元素的合金化处理.采用金相组织分析、机械性能测试、断口形貌观察及耐磨性测试等手段研究了Cr、Mo、V、Al合金化后高碳高锰钢的组织与性能.结果表明:合金化处理能使高锰钢的晶粒明显细化,并使高锰钢在保持良好塑性及冲击韧性的同时,其屈服强度和抗拉强度也得以较大程度的提高.与高锰钢相比,合金高锰钢的屈服强度和抗拉强度分别提高了31%和11%,达到550和955MPa.此外,合金化处理能够明显提高高锰钢的耐磨性及其磨损后的表面硬度.高锰钢、合金高锰钢和贝氏体钢的失重量均随磨损时间的增加而增加,并且三者的表面硬度均呈现出先增加后稳定的趋势,其中合金高锰钢的失重量最低且其磨损后的表面硬度最高.磨损后高的表面硬度是合金高锰钢耐磨性提高的主要原因.

高碳高锰耐磨钢热处理工艺研究

研究了不同的热处理加热温度、加热速度、保温时间、冷却温度和冷却速度对高碳高锰耐磨钢ZGMn13组织和性能的影响。

中锰高碳钢的冲击磨损性能及磨损机制

采用场发射扫描电镜(SEM)、MLD-10冲击实验机和硬度实验机等检测手段,对不同处理制度条件下的中锰高碳钢在中低冲击载荷条件下的耐磨性能与其磨损机制进行了研究。结果表明:低冲击载荷条件下,热轧态中锰高碳钢具有最优异的冲击磨损性能,远高于冷轧态与其他热处理制度下的中锰高碳钢,其磨损机制为剥削磨损与凿削磨损;在中等冲击载荷条件下,450℃保温15 min样品的冲击磨损性能最优越,且磨损机制为剥削磨损、凿削磨损与塑性变形。

耐磨机械用超高锰钢固溶处理工艺与耐磨性能研究

通过微观组织观察、硬度测试、耐磨性能测试等方法,研究固溶处理对超高锰钢组织与性能的影响以及冲击功与超高锰钢耐磨性的之间的关系。研究表明:超高锰钢铸态组织中有大量网状碳化物分布于晶界之上并向晶界内生长。超高锰钢最佳热处理工艺为:加热到550℃保温1.5 h,再650℃保温2 h,最后1080℃保温2 h,淬火。经此工艺处理超高锰钢硬度230 HBS。超高锰钢的临界冲击功为200 J/cm2。在相对冲击功大于等于200 J/cm2工况下使用,超高锰钢才可以充分发挥其耐磨性能。

爆炸硬化的110Mn13钢高接触应力下的初期耐磨性

在设计出高接触应力往复磨损试验条件的基础上,采用金相组织分析、物相分析、表面硬度及梯度测定、耐磨性测定和磨损后表面形貌观察等手段研究了爆炸硬化处理后110Mn13高碳高锰钢的组织和高接触应力下的初期耐磨性能.结果表明:经爆炸硬化处理后的高锰钢,表层组织仍为奥氏体组织.但其表层具有一定厚度的变形层,表面硬度由爆炸硬化处理前水韧态高锰钢的311 HV提高到爆炸硬化处理后的557 HV,提高了79.1%,硬化层厚度约为12.5 mm.在高接触应力往复磨损条件下,爆炸硬化处理后水韧态高锰钢的体积损失量明显低于爆炸硬化处理前,由0.410mm3降低到0.167 mm3,降幅59.3%.高的表面硬度是爆炸硬化处理后高锰钢初期耐磨性提高的主要原因.

钨渣合金铸铁的应用研究

通过用钨渣合金铸铁生产磨机的衬板、齿板、锤头、渣浆泵叶轮、护套和护板等耐磨件的生产试验表明,该材质比传统的高锰钢效果好,耐磨性约提高1.5～2.0 倍,成本低30 % 。

耐磨高锰钢热处理工艺研究现状

耐磨高锰钢是铁基耐磨材料中的代表产品,经过适当的热处理工艺后能获得优秀的耐磨性能,在耐磨材料领域占有重要地位。本文简要介绍了高锰钢的基本知识,重点综述了高锰钢的热处理工艺,除了传统的热处理工艺以外,高压热处理、高温形变热处理等新型热处理工艺也越来越受到人们的重视。