低合金耐磨钢的组织与性能VIP专享VIP免费

低合金耐磨钢的组织与性能刘春明东北大学2011年11月1日介绍提纲研究背景和意义、基本思路实验程序实验结果和分析讨论结论研究背景和意义、基本思路耐磨钢的典型应用研究背景和意义、基本思路对耐磨钢的基本要求：比较高的硬度和一定的塑性；适当的韧性和脆断抗力；较高的应变疲劳强度；良好的加工处理性能。研究背景和意义、基本思路传统的金属耐磨材料：铸钢，包括高合金高锰钢、中合金钢、低合金钢；铸铁，包括低铬铸铁和高铬铸铁。研究背景和意义、基本思路一些典型耐磨钢的规格及其生产厂家和商标研究背景和意义、基本思路传统耐磨钢铁材料的优缺点：1.高猛或中锰铸钢：只适合在硬磨料、高应力和高冲击条件下使用；屈服强度低、易变形；只能铸造。2.低合金和中合金钢：低的成本；优异的综合力学性能（强度和韧性的良好配合）；优异的加工处理性能。3.铸铁：本身较脆；只能铸造研究背景和意义、基本思路拟开发耐磨钢板的特征：尺寸精度（长度，宽度，厚度）高；强度、韧性等机械性能可根据不同工作条件进行调整；焊接性能良好；热轧态可用或经过简单热处理后可用。研究背景和意义、基本思路开发这类耐磨钢板的基本思路：高性能(HB≥450,适当的屈服强度、高的抗拉强度、高的延伸率)；低成本(≤$800/t)；组织为低碳马氏体，粒状贝氏体，贝氏体+残余奥氏体；主要合金元素为Mn,Si和Cr;以Mo,B,V微合金化；不热处理或简单热处理。研究背景和意义、基本思路所开发耐磨钢的应用领域：应该是建筑、矿业、土木工程和耕作等领域所必需的耐磨材料；这些领域具有土壤、沙粒、石头等坚硬的磨损，变化的应力和轻的冲击这样的条件。实验程序化学成分设计和熔炼均匀化、热轧热处理(淬火、快速冷却和回火)微观组织观察(光学显微镜和TEM)机械性能检测(强度、韧性、硬度)耐磨性试验(销盘试验法；磨损率表征耐磨性)耐磨性分析(磨损表面观察，SEM)实验程序－工艺过程50kg真空感应熔炼模铸1200℃30分钟加热后热轧成25mm厚的板材线切割成不同形状后加工成各种试样进行相应的热过程(热模拟或热处理)性能测试实验程序－钢的化学成分（质量分数%)实验程序－热模拟试验1.连续冷却转变试样以20/s℃加热到1100℃，保温10分钟进行奥氏体化以5/s℃冷却到900℃分别再以0.5、1、2、3和4/s℃的冷速冷却到300℃，空冷至室温2.等温转变以10/s℃冷却到900℃，再以5/s℃冷却到600℃最后以3/s℃冷却到370,340℃℃和310℃，并分别保温20、25和30分钟，出炉空冷至室温。试样以20/s℃加热到1100℃，保温10分钟奥氏体化实验程序－热处理1号和2号钢在860、890、920、950、1000和1050℃保温30分钟奥氏体化后水淬火(WQ)；其中的部分淬火试样在250℃回火(T)1小时。3号和4号钢分别在860和920℃保温30分钟奥氏体化后分别水冷(WC)、空冷(AC)、风冷(BC)处理。其中的部分冷后试样在250℃或400℃回火1小时。实验程序－性能检测组织观察力学性能测试洛氏硬度计，HR-150A拉伸实验，SANSCMT5105冲击实验，JBW-500磨粒磨损试验ML-100销盘式磨粒磨损机载荷:42N、84N砂纸粒度:212m、140m磨损行程:9M磨损率:(重量损失)/(磨损距离)磨损表面与磨屑观察，SSX-550扫描电镜光学显微镜(OLYMPUS-GX71)激光共聚焦显微镜(LSCM)透射电镜(TEM,TecnaiG220)两体磨粒磨损试验示意图实验结果和分析讨论1号钢热轧态组织:铁素体+粒状贝氏体经不同温度奥氏体化后淬火和淬火+回火处理的1号钢的组织(a)860×30minWQ;(b)860×30minWQ+250×1h;℃℃℃(c)890×30minWQ;(d)890×30minWQ+250×1h;℃℃℃(e)920×30minWQ;(f)920×30minWQ+250×1h;℃℃℃针状马氏体针状马氏体+板条马氏体板条马氏体(a)(f)(c)(e)(d)(b)经不同温度奥氏体化后淬火和淬火+回火处理的1号钢的组织(g)950×30minWQ;(h)950×30minWQ+250×1h;℃℃℃(i)1000×30minWQ;(j)1000×30minWQ+250×1h;℃℃℃(k)1050×30minWQ;(l)1050×30minWQ+250×1h.℃℃℃(h)(j)(l)(k)板条马氏体板条马氏体板条马氏体(g)(i)经不同工艺处理后1号钢试样的TEM观察结果(a)950×30minWQ;(b)950×30minWQ+250×1h;℃℃℃(c)1000×30minWQ;(d)1000×30minWQ+250×1h;℃℃℃(e)10...