新型高硼高速鋼的微觀組織與性能研究.pdf

1、高硼高速鋼是一種以硼碳化物為耐磨相的新型耐磨材料，具有硬度高、淬透性好、耐磨及抗熱疲勞性能優(yōu)異等特點，且硼的加入能部分取代傳統(tǒng)高速鋼中的貴金屬，高硼高速鋼的研發(fā)己成為低成本高性能高速鋼研究的熱點。然而硼所引起的硼脆，特別是沿晶界形成的粗大硼碳化物，使得高硼高速鋼成為國內(nèi)外研究與應用的重大難題。
　　本文借助金相(OM)，掃描電鏡(SEM)，X射線衍射(XRD)等微觀組織分析手段，以及硬度測試，磨損實驗和差熱分析(DSC)等方法研究

2、了碳含量、特別是少量鈰對高硼高速鋼微觀組織與性能的影響，以及熱處理對其性能與組織的影響規(guī)律。主要結(jié)論如下:
　　(1)高硼高速鋼的硬度隨著碳含量的增加而增加。經(jīng)熱處理后的低碳高硼高速鋼硬度值為40HRC，而高碳高硼高速鋼的硬度值達到了62HRC。碳含量的增加有利于硼碳化物的形成，高碳高硼高速鋼中硼碳化物所占體積分數(shù)比低碳高硼高速鋼中高得多。在低碳高硼高速鋼中硼碳化物呈網(wǎng)狀分布;而在高碳高硼高速鋼中硼碳化物多為顆粒狀，分布比較均勻，

3、少數(shù)呈羽毛狀、層片狀和魚骨狀分布。
　　(2)少量鈰的添加可顯著提升高碳高硼高速鋼的綜合性能，特別是沖擊韌性和耐磨損性能得到了大幅提高。沖擊韌性值(ak)由6.7 J·cm-2增加到14.3 J· cm-2;摩擦系數(shù)由0.6057降低到0.5243。微觀組織研究結(jié)果表明，少量鈰的添加能細化高硼高速鋼中初生奧氏體晶粒，改善硼碳化物的分布，明顯細化碳硼化物。加入稀土鈰后，顆粒狀硼碳化物增多，分布細小彌散，層片狀硼碳化物比較細小，且分布

4、比較均勻，而網(wǎng)狀硼碳化物基本消失。
　　(3)高硼高速鋼合金元素的分布規(guī)律為:V、Ti等元素主要分布在顆粒狀硼碳化物中;Mo、W、Cr元素主要分布在層片狀、羽毛狀和魚骨狀硼碳化物中，Cr在基體中也有分布;Si主要分布在基體中;B主要與合金元素形成硼碳化物，在基體中甚少;C在硼碳化物和基體中都有分布。
　　(4)具有較高綜合性能（退火后的硬度為49HRC、最終硬度為62HRC、沖擊韌性為29.2 J·cm-2、摩擦系數(shù)為0.4

5、907）的新型高硼高速鋼的硼碳含量是:B為2.2％，C為1.1％，Ce為0.5％。硼、碳含量的進一步增加嚴重降低了高硼高速鋼的沖擊韌性和耐磨性。新型高硼高速鋼鑄態(tài)組織中硼碳化物含量較少，分布較均勻。熱處理后，有大量硼碳化物析出，組織包括回火馬氏體、極少量的殘余奧氏體和硼碳化物，晶粒比較細小，硼碳化物主要以顆粒狀、羽毛狀為主，分布極其彌散均勻，網(wǎng)狀硼碳化物基本消失。
　　(5)新型高硼高速鋼較為適宜的回火制度是:500℃兩次回火。5