论文部分内容阅读
高锰钢历史悠久,应用广泛,但在中低载荷下的耐磨性能较低。目前,国内外一直在开发各种低合金耐磨钢以取代高锰钢,但国内开发的大部分低合金马氏体钢,由于成分不均及工艺的先天不足,虽然强度、硬度达到了要求,韧性却普遍较低,耐磨性较差。本文以不同碳含量新型中锰钢为实验材料,分别进行两种热处理工艺：一是通过传统QT工艺得到马氏体基中锰钢,二是通过逆相变退火获得超细铁素体和残余奥氏体组成的片层状双相结构中锰钢。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、背散射电子衍射、原子力显微镜等仪器对中锰钢微观组织、力学性能及耐磨性能分析表征。可以发现,马氏体基中锰钢的组织主要为回火马氏体和少量碳化物,随着碳含量提高,钢的强度、硬度、均匀延伸率及耐磨性逐渐升高,而断面收缩率和—40℃冲击韧性逐渐降低,磨损机制为显微切削磨损,相同碳含量情况下,中锰钢的耐磨性与国外先进的耐磨钢相当。逆相变退火的双相中锰钢组织中铁素体板条与奥氏体板条平行交替排列,退火时间越长,边界越清晰,在650℃退火时,随着退火时间延长,钢的残余奥氏体量、强塑性及耐磨性逐渐提高,在650℃退火6小时后达到最佳性能,抗拉强度为1080MPa,断后伸长率为37.5%,强塑积高达40.5GPa%；同时钢的强度、硬度及耐磨性随着碳含量的升高而逐渐上升；675℃退火时,随着退火时间的延长,中锰钢的强度、耐磨性逐渐增加,而残余奥氏体量、塑性及强塑积先上升再下降,在退火10分钟时性能最好,磨损机制也是显微切削；总体来说,双相中锰钢耐磨性能高于相同碳含量的马氏体基中锰钢,同时,所有实验中锰钢的耐磨性随奥氏体含量增加而提高。通过分析微观组织、力学性能及耐磨性能之间的关系可知,残余奥氏体的相变诱导塑性可以使双相中锰钢获得高强度、高塑性,同时相变诱导硬化提高了中锰钢的耐磨性能,主要与钢中残余奥氏体含量及其稳定性存在密切的联系。