含硼微合金化超高锰钢的研究

含硼微合金化超高锰钢的研究

论文摘要

本文研究的含硼超高锰钢是一种新型的抗磨材料。它是在普通高锰钢Mn13的基础上进一步提高Mn、C含量,加入B、Cr、稀土等合金元素发展起来的。主要是为了弥补传统高锰钢在应用中的不足。如在低应力、低冲击条件下由于加工硬化不充分而耐磨性不足、在严寒条件下(-20~-40℃)服役,容易发生低温脆断现象等。本试验是通过对含硼高锰钢和超高锰钢化学成分的研究、对比,将含硼超高锰钢的硼含量定为5档,分别是AO:0, Al:0.0015%, A2:0.003%, A3:0.0045%, A4:0.006%。对含硼超高锰钢试样进行不同温度(1080℃,1100℃,1120℃,1140℃)的水韧处理,再在较低冲击应力条件下进行磨料磨损试验。本文利用OLYMPUS金相显微镜、HRBV-187.5洛布维硬度计、JB-301冲击试验机、SSX-550扫描电子显微镜、TECNAI G220透射电子显微镜、ZQS-200合金热裂线收缩仪,主要研究了:(1)硼的加入量与主加合金元素加入量对钢的力学性能的影响;(2)含硼微合金化超高锰钢热处理工艺的研究;(3)硼的加入量与主加合金元素加入量对钢的铸造性能的影响;(4)硼含量对钢的奥氏体、析出碳化物等组织的影响;(5)微合金化超高锰钢的低温韧性及韧—脆转变温度;(6)硼及铬等其它微合金元素的加入对钢的耐磨性能影响及机理分析.研究结果表明,随着硼含量由0增加到0.006%,试样的流动性明显降低,由573mm降低到347mm,降低了39.4%。随硼含量的增加,线收缩率先升高后降低,其中不含硼的试样即AO线收缩率最低,为2.1002%;最高值出现在A2,为2.3645%。一次结晶组织枝晶变得粗大。含硼超高锰钢铸态组织中碳化物较多。随硼含量的增加,经相同温度水韧处理后金相组织中碳化物逐渐增多,在硼含量相同时,随着水韧处理温度由1080℃升高到1140℃,碳化物数量先减少后增多。随着硼含量的增加和水韧处理温度的升高,试样的常温冲击韧性呈先增大后减小的趋势,最高值在168~191J/cm2之间变化。随硼含量的变化,热处理后试样硬度变化不大,在HBS202-218之间变化。含硼超高锰钢的韧—脆转变温度为-70℃,提高了超高锰钢的使用安全可靠性。在较低冲击应力磨料磨损条件下,经相同温度水韧处理后试样的耐磨性随硼含量的增加呈升高趋势,在硼含量相同时,随水韧处理温度的升高,耐磨性能先升高后降低,变化范围是1.09-1.98。综上所述,硼含量为0.003%的含硼超高锰钢经1100℃水韧处理后其综合性能最好:HBS=215,αK=191 J/cm2,相对耐磨性为1.46。该试样的韧脆转变温度为-70℃.

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 综述
  • 1.1 国内外高锰钢的发展
  • 1.2 超高锰钢的成分
  • 1.3 合金元素在超高锰钢中的作用
  • 1.4 超高锰钢的组织和性能
  • 1.4.1. 超高锰钢的组织
  • 1.4.2 超高锰钢的物理性能
  • 1.4.2.1 超高锰钢的铸造性能
  • 1.4.2.2 超高锰钢的加工硬化
  • 1.4.2.3 超高锰钢的耐磨性
  • 1.4.3 超高锰钢的力学性能
  • 1.5 超高锰钢的热处理
  • 1.5.1 水韧处理温度
  • 1.5.2 水韧处理保温时间
  • 1.5.3 冷却
  • 1.6 合金化的方法和目的
  • 1.6.1 合金化的目的
  • 1.6.2 合金化的方法
  • 1.7 超高锰钢的应用
  • 1.8 本文研究意义
  • 1.9 研究内容
  • 第二章 含硼超高锰钢化学成分及热处理工艺
  • 2.1 含硼超高锰钢化学成分的确定
  • 2.2 含硼超高锰钢的热处理工艺
  • 第三章 试验材料及方法
  • 3.1 仪器设备
  • 3.2 试验方法
  • 3.2.1 铸造工艺
  • 3.2.2 熔炼
  • 3.2.3 金相组织观察和性能试验测试
  • 第四章 试验结果与分析
  • 4.1 含硼超高锰钢的铸造性能
  • 4.1.1 硼对流动性能的影响
  • 4.1.2 硼对线收缩率的影响
  • 4.2 含硼超高锰钢的一次结晶组织
  • 4.3 含硼超高锰钢的铸态组织
  • 4.4 含硼超高锰钢热处理后的组织
  • 4.5 含硼超高锰钢的冲击韧性
  • 4.5.1 水韧处理温度对含硼超高锰钢冲击韧性的影响
  • 4.5.2 硼含量对含硼超高锰钢冲击韧性的影响
  • 4.6 含硼超高锰钢的低温韧性
  • 4.6.1 韧脆转变温度的确定
  • 4.6.2 影响韧脆-转变温度的因素
  • 4.7 含硼超高锰钢的耐磨性能
  • 4.7.1 水韧处理温度对含硼超高锰钢耐磨性的影响
  • 4.7.2 硼含量对含硼超高锰钢耐磨性的影响
  • 4.8 含硼超高锰钢的硬度
  • 4.8.1 水韧处理温度对含硼超高锰钢硬度的影响
  • 4.8.2 硼含量对含硼超高锰钢硬度的影响
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

    标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  

    含硼微合金化超高锰钢的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢