低碳低合金耐磨板的组织和性能研究(一)

  工程机械、煤矿机械用耐磨钢消耗量巨大,全国煤矿系统因磨损而造成的经济损失每年大约在400亿元以上。低合金耐磨钢因具有生产成本低,热加工成型工艺简单,较为适合大规模工业化生产等特点而得到广泛应用,尤其是用它制造的耐磨钢板具有广阔的市场前景。国外生产高强度耐磨钢板大多采用调质工艺获得高硬度的回火马氏体组织,其缺点是成本高,韧性和可焊性较差。

  国内近几十年来,结合我国资源特点已成功开发出Si-Mn系、Mn-B系、Si-Mn-Mo系等不同合金体系的低合金耐磨钢,并在空冷条件下得到贝氏体+马氏体或残余奥氏体等各种复相组织,降低成本的同时提高了耐磨钢的综合性能。然而我国现有耐磨钢牌号多为铸钢,且为保证硬度和淬透性均采用较高的碳含量,随着我国工业的发展,特别是在高应力磨料磨损环境中,其韧性、焊接性能仍然得不到满足。

  低碳低合金耐磨板的组织和性能研究实验采用低碳(0.08~0.12%)设计,通过多元合金化结合高效、节能的控轧控冷(TMCP)工艺细化晶粒,改善组织,提高塑性、韧性与焊接性能,使低碳低合金耐磨钢板具有优良的综合性能。

  一.试验材料和方法

  1.试验材料

  试验钢为低碳低合金钢,三种对比成分的碳含量分别为0.12%、O.10%、0.08%。碳含量降低的同时为保证强度,适当增加Mn和Cr的含量,添加Cu和Ni,并加入Nb以细化晶粒。试验钢采用10Kg真空感应炉冶炼,其实际化学成分见表l。

  l#钢加热至1150℃,保温2小时,采用常规轧制,轧后直接淬火。2#和3#钢锭分别从锭长中间切断成两个钢锭,1200℃下保温2小时,采用两阶段控制轧制工艺,再结晶区累积变形量为62.5%,未再结晶区累积变形量为60.0%,轧板厚度12mm;轧后冷却分别采取直接淬火和控制冷却工艺,实际工艺参数见表2。

表1

表2

  2.试验方法

  从钢板上沿纵向切取金相试样,经4%硝酸酒精溶液浸蚀后于光学显微镜下观察组织形貌。线切割切取O.3mm厚的薄片,磨至50μm,经电解双喷仪制成透射电镜用薄膜样品,采用H-8100型透射电镜观察组织。采用HD9-45型硬度计测量维氏硬度,载荷为30kg。拉伸性能测试采用φ8mm的标准短试样。利用ML-10型磨料磨损试验机进行二体磨料磨损试验,销型磨损试样尺寸为Φ6×20舢m,磨盘转速60rpm,磨料为28#SiC水砂纸,试样径向进给量4mm/s,起始半径13mm,终止半径103mm,磨损行程16.4m,载荷14.7N。

链接: 低碳低合金耐磨板的组织和性能研究(二)
链接: 低碳低合金耐磨板的组织和性能研究(三)