低碳低合金耐磨板的組織和性能研究(一)

  工程機(jī)械、煤礦機(jī)械用耐磨鋼消耗量巨大,全國(guó)煤礦系統(tǒng)因磨損而造成的經(jīng)濟(jì)損失每年大約在400億元以上。低合金耐磨鋼因具有生產(chǎn)成本低,熱加工成型工藝簡(jiǎn)單,較為適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用,尤其是用它制造的耐磨鋼板具有廣闊的市場(chǎng)前景。國(guó)外生產(chǎn)高強(qiáng)度耐磨鋼板大多采用調(diào)質(zhì)工藝獲得高硬度的回火馬氏體組織,其缺點(diǎn)是成本高,韌性和可焊性較差。

  國(guó)內(nèi)近幾十年來(lái),結(jié)合我國(guó)資源特點(diǎn)已成功開(kāi)發(fā)出Si-Mn系、Mn-B系、Si-Mn-Mo系等不同合金體系的低合金耐磨鋼,并在空冷條件下得到貝氏體+馬氏體或殘余奧氏體等各種復(fù)相組織,降低成本的同時(shí)提高了耐磨鋼的綜合性能。然而我國(guó)現(xiàn)有耐磨鋼牌號(hào)多為鑄鋼,且為保證硬度和淬透性均采用較高的碳含量,隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展,特別是在高應(yīng)力磨料磨損環(huán)境中,其韌性、焊接性能仍然得不到滿(mǎn)足。

  低碳低合金耐磨板的組織和性能研究實(shí)驗(yàn)采用低碳(0.08~0.12%)設(shè)計(jì),通過(guò)多元合金化結(jié)合高效、節(jié)能的控軋控冷(TMCP)工藝細(xì)化晶粒,改善組織,提高塑性、韌性與焊接性能,使低碳低合金耐磨鋼板具有優(yōu)良的綜合性能。

  一.試驗(yàn)材料和方法

  1.試驗(yàn)材料

  試驗(yàn)鋼為低碳低合金鋼,三種對(duì)比成分的碳含量分別為0.12%、O.10%、0.08%。碳含量降低的同時(shí)為保證強(qiáng)度,適當(dāng)增加Mn和Cr的含量,添加Cu和Ni,并加入Nb以細(xì)化晶粒。試驗(yàn)鋼采用10Kg真空感應(yīng)爐冶煉,其實(shí)際化學(xué)成分見(jiàn)表l。

  l#鋼加熱至1150℃,保溫2小時(shí),采用常規(guī)軋制,軋后直接淬火。2#和3#鋼錠分別從錠長(zhǎng)中間切斷成兩個(gè)鋼錠,1200℃下保溫2小時(shí),采用兩階段控制軋制工藝,再結(jié)晶區(qū)累積變形量為62.5%,未再結(jié)晶區(qū)累積變形量為60.0%,軋板厚度12mm;軋后冷卻分別采取直接淬火和控制冷卻工藝,實(shí)際工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表1

表2

  2.試驗(yàn)方法

  從鋼板上沿縱向切取金相試樣,經(jīng)4%硝酸酒精溶液浸蝕后于光學(xué)顯微鏡下觀察組織形貌。線切割切取O.3mm厚的薄片,磨至50μm,經(jīng)電解雙噴儀制成透射電鏡用薄膜樣品,采用H-8100型透射電鏡觀察組織。采用HD9-45型硬度計(jì)測(cè)量維氏硬度,載荷為30kg。拉伸性能測(cè)試采用φ8mm的標(biāo)準(zhǔn)短試樣。利用ML-10型磨料磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行二體磨料磨損試驗(yàn),銷(xiāo)型磨損試樣尺寸為Φ6×20舢m,磨盤(pán)轉(zhuǎn)速60rpm,磨料為28#SiC水砂紙,試樣徑向進(jìn)給量4mm/s,起始半徑13mm,終止半徑103mm,磨損行程16.4m,載荷14.7N。

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