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中碳低合金耐磨钢成分及热处理工艺的研究

吕超  
【摘要】:全世界每年有三分之一到二分之一的材料会因为磨损而消耗掉,而在目前的耐磨材料中,耐磨钢的使用最为广泛,因此通过对耐磨钢的深入研究来提升材料的耐磨性具有重要的意义。 本文以矿山用耐磨管道为研究对象,以中碳低合金钢为基础来研究一种新型的耐磨钢。本文设计了4种不同化学成分的试验钢,4种试验钢在C、Mn元素不变的情况下,通过改变Si、Cr、Mo元素含量,分析比较试验钢在轧制后的金相组织和力学性能。从4种试验钢中选择1种硬度和冲击韧性匹配最好的材料进行后续的热处理试验。本文分别在800℃、850℃、900℃和950℃加热,保温50min、80min、110min、140min淬火,然后在300℃、340℃、380℃、420℃、460℃温度下进行回火,热处理后测量试验钢的冲击性能和硬度值,利用磨损实验机测定试验钢的耐磨性能,利用扫描电镜、金相显微镜来观察试验钢的冲击断口形貌、磨损形貌及试验钢的金相组织。通过对比不同热处理工艺下各项性能指标确定最合理的热处理工艺制度,并进行了工业试制。 通过对不同合金含量耐磨钢的轧态显微组织和力学性能进行研究,结果表明:含有0.30%C,0.73%Si,1.38%Mn,0.91%Cr,0.32%Mo的1号试验钢轧态组织为板条状马氏体+少量贝氏体+部分珠光体的整合组织,洛氏硬度为48HRC,-20℃的低温冲击功为17J,综合对比后发现1号试验钢的各项性能匹配较好,因此1号试验钢可以作为用户要求的耐磨钢优选钢种。 通过对1号试验钢进行热处理发现,试验钢的最佳热处理温度为:淬火温度850℃,回火温度420℃。在该热处理工艺下,该钢种的硬度为46HRC,冲击值为64J,通过对冲击断口进行扫描电镜分析后发现,断口处的韧窝较多。 对4组试验钢进行了耐磨试验,试验后利用扫描电镜对冲击断口的形貌进行观察发现,试验钢的耐磨性基本与试验钢的硬度成正比。 对1号试验钢进行了工业试制,试制后钢管的尺寸精度和力学性能均满足用户要求,因此通过本次试验成功的获得了良好性能的耐磨钢管。


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