新型贝氏体耐磨铸钢的试验研究

论文摘要

贝氏体钢是指在使用状态下组织为贝氏体或贝氏体／马氏体复相组织的钢种。它在性能价格比方面具有明显优势,从而在机械、冶金、交通运输和建材等行业得到广泛应用。在矿山、建筑等工作环境下服役的工件需要有良好的耐磨性能。传统的耐磨材料高锰钢在高冲击载荷下有优良的耐磨性,但是它在低冲击载荷下的耐磨性不佳。贝氏体钢的同类产品由于合金含量高或者热处理工艺复杂,在经济性、环保性,可操作性等方面不具备明显优势。本研究旨在开发一种新型的贝氏体耐磨铸钢。该钢种为中合金钢,热处理工艺比较简单。试验钢具有比较均衡的硬度和冲击韧性,在低冲击载荷下具有良好的耐磨性能。试验钢的合金元素含量为：2.0wt%Si,3.0wt%Mn,0.4wt%Mo,1.2wt%Cr, 0.002wt%B,碳元素分为0.25wt%、0.50wt%、0.70wt%共3种。浇铸后得到的试样进行了退火、盐浴、空冷等不同工艺的热处理,测试了其硬度、冲击韧性及在低冲击载荷下与高锰钢(ZGMn13)的相对耐磨性能,观测了其组织,并对其耐磨机理进行了分析,结论如下：1.以Si、Mn、Cr、Mo、B为合金元素的中合金铸钢,在铸态和热处理后均能得到贝氏体。2.试验钢中的组织(马氏体、贝氏体和残余奥氏体)含量综合决定了其硬度；空冷处理既有利于获得针状贝氏体,又可显著提高试验钢的冲击韧性。3.成分为0.70wt%C、2.0wt%Si、3.0wt%Mn、0.4wt%Mo、1.2wt%Cr、0.002wt%B的试验钢,经过900℃奥氏体化60min然后直接在空气中冷却的热处理工艺后,其综合性能最佳(性能参数为304.1HV、αK值为40.81 J/cm2、与高锰钢的相对耐磨性为1.20)。4.磨损表面上存在犁沟和犁皱,还有少量的切削痕迹,可推断其磨损机理主要以塑性变形磨损为主,兼有微切削磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 贝氏体转变及贝氏体组织
• 1.1.1 贝氏体转变及其特征
• 1.1.2 贝氏体组织及其变态
• 1.2 贝氏体钢及其分类
• 1.2.1 贝氏体钢定义
• 1.2.2 贝氏体钢分类
• 1.3 贝氏体钢的应用及发展展望
• 1.3.1 目前已经成功应用的贝氏体钢
• 1.3.2 正在研究试用中的贝氏体钢
• 1.3.3 有待研究的贝氏体钢新钢种
• 1.3.4 贝氏体钢的研究方向
• 1.4 钢中贝氏体组织的控制因素及热处理工艺
• 1.4.1 控制因素
• 1.4.2 热处理工艺
• 1.5 本研究的目的和意义
• 1.6 本研究的主要内容
• 第2章 试验方案
• 2.1 试验钢的制备
• 2.1.1 试验钢成分设计
• 2.1.2 熔炼过程
• 2.2 热处理方案
• 2.3 常规力学性能测试
• 2.3.1 硬度测试
• 2.3.2 冲击韧性测试
• 2.4 金相组织观察
• 2.5 磨料磨损试验
• 第3章 试验钢的组织和力学性能
• 3.1 试验钢的铸态组织
• 3.2 不同热处理条件下的组织
• 3.2.1 低温退火
• 3.2.2 空冷处理
• 3.2.3 等温处理（盐浴）
• 3.3 试验钢的硬度和冲击韧性
• 3.3.1 硬度
• 3.3.2 冲击韧性
• 3.4 小结
• 第4章 试验钢的耐磨性能
• 4.1 磨损试验结果
• 4.1.1 硬度变化
• 4.1.2 磨损失重
• 4.2 耐磨性能的影响因素
• 4.2.1 磨料磨损的定义和分类
• 4.2.2 影响磨料磨损的基本因素
• 4.2.3 试验结果的影响因素分析
• 4.3 磨损机理分析
• 4.3.1 磨料磨损机理概述
• 4.3.2 磨损形貌及磨损机理
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢