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回火温度与钛含量对低合金耐磨钢组织及性能的影响

信息来源:中国联合钢铁网 发布日期:2020年01月13日  

 

目前,很多设备由于磨损而导致失效,造成设备和器材大量浪费,所以耐磨材料的开发很有必要。低合金耐磨钢由于具有良好的耐磨性能在矿山、煤炭、水泥、运输等磨损特别严重的行业得到广泛的使用。低合金耐磨钢不仅要有较高的强度及硬度,同时要有较高的塑韧性,以达到较高的抗磨损性能。通过对含Ti耐磨钢的研究发现,Ti元素能显著提高钢的硬度和耐磨性。关于冲击条件耐磨钢的磨损和变形行为的影响研究表明,钢中碳化物的强化效果优于马氏体,但是会大大提高钢的脆性和裂纹的产生,从而影响钢的耐磨性。所以细化钢的碳化物有利于钢的耐磨性,同时可减缓粗大的碳化物导致的脆性和裂纹的产生。有研究者研究了化学成分及组织对淬火耐磨钢耐磨损性能的影响,结果发现如果材料表层太脆,磨损速度增加较快,而接触表面有一定的硬度与充分的韧性有利于提高材料的耐磨性。低合金耐磨钢经过淬火及在适当温度进行回火热处理,既能提高钢的强度和耐磨性,又可提高钢的塑韧性,降低在使用过程中的开裂问题。武汉科技大学的研究者对两种不同Ti含量的低合金耐磨钢进行淬火及不同温度回火热处理,研究热处理温度对实验钢冲击功、强度、耐磨性能及组织与析出相影响。 实验采用50kg真空中频感应炉冶炼,浇铸成钢锭,将钢锭在1250℃保温1h,在1050℃进行粗轧,950℃进行精轧,最终轧制成12mm厚的板材,经层流冷却至450℃空冷。然后将热轧板重新加热进行淬火与回火热处理,淬火温度为870℃,保温20min后采用水淬处理。回火温度分别为160190220250300350400450500540℃等,回火时间:190350℃的回火时间为100min400500℃的回火时间为60min,然后空冷,将回火钢板加工成标准冲击试样,尺寸为10mm×10mm×55mmChapy-V型缺口,冲击试验温度为-20℃。力学性能测试依据GB/T228.1-2010,获得屈服强度、抗拉强度和伸长率。借助Nova-NanoSEM400/JEOL2100TEM分析回火组织及析出相;借助维氏硬度计测试硬度值。试验结果表明:(1)两组实验钢淬火后在160540℃温度区间回火,冲击功出现两个峰值,在(200+/-10)℃回火冲击功为40J左右,在500℃回火时,冲击功最高达到60J; (2)实验钢在190℃低温下回火,强度与硬度均高于500℃回火,其中含Ti量为0.09%的实验钢综合力学性能最佳,屈服强度达到1218MPa,抗拉强度为1507MPa,维氏硬度值429.5HV; (3)两组实验钢淬火后均得到板条马氏体,190℃回火以后,得到纳米级板条回火马氏体,析出相主要为(NbTiV)的碳化物,其中含Ti量为0.18%的实验钢析出相粗大,强度及耐磨性等综合力学性能也低于含Ti量为0.09%的实验钢。