ZG70Cr2MnNiSi中碳中合金鋼的稀土微合金化及組織性能研究.pdf

1、本文研制了ZG70Cr2MnNiSi鋼，它是新型中碳中合金耐磨鋼。首先測(cè)定了該鋼的相變點(diǎn)，繪制了該鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。在此基礎(chǔ)上，選擇Sr-Si-Fe和RE-Ca-Ba兩種合金，對(duì)ZG70Cr2MnNiSi鋼進(jìn)行變質(zhì)處理。然后對(duì)3種成分的鑄鋼，按照擬定的退火、淬火工藝處理后，選擇4組回火工藝進(jìn)行回火處理。利用XRD、SEM、TEM等手段，表征了試樣的組織特征。測(cè)試了試驗(yàn)鋼的硬度和拉伸性能，測(cè)試了試驗(yàn)鋼的磨粒磨損性能，分析了回火工藝對(duì)

2、ZG70Cr2MnNiSi鋼組織與性能的影響，分析了稀土對(duì)ZG70Cr2MnNiSi鋼微合金化的影響。從而為中碳中合金鋼的深入研究和推廣應(yīng)用提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：由于溶入奧氏體的合金元素較多，試驗(yàn)鋼的CCT曲線里，珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域比較靠右。當(dāng)冷速小于0.15℃/s時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體、珠光體和貝氏體；當(dāng)冷速達(dá)到和超過0.5℃/s時(shí)，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體。試驗(yàn)鋼860℃淬火得到板條狀馬氏體+殘余奧氏體+碳化物的金相組織。經(jīng)860℃×2

3、h空淬+590℃×2h回火，試驗(yàn)鋼的組織為回火索氏體，硬度值為44.83HRC，抗拉強(qiáng)度為1285.35MPa，下屈服強(qiáng)度為1188.99MPa，綜合機(jī)械性能良好，能夠適應(yīng)對(duì)強(qiáng)度和韌性都有要求的工況條件。掃描電鏡觀察表明，鐵素體基體上分布有碳化物顆粒。隨著回火溫度的升高，碳化物尺寸減小，合金碳化物的彌散程度增大。Sr-Si-Fe和 RE-Ca-Ba變質(zhì)處理都起到了較好的作用，其中 Sr-Si-Fe的作用更好。經(jīng)Sr-Si-Fe變質(zhì)處理后

4、，試驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度都提高約50 MPa，斷面收縮率和斷后伸長(zhǎng)率亦有不同程度的提高，相對(duì)磨損量較變質(zhì)前減少了10％。XRD分析表明，添加稀土沒有改變回火態(tài)試樣的物相組成，其中碳化物包括 M2C、M3C、M7C3。斷口形貌分析表明，變質(zhì)處理提高了試驗(yàn)鋼的韌性，斷裂機(jī)制由準(zhǔn)解理轉(zhuǎn)變?yōu)轫g窩和撕裂棱混合型斷裂。經(jīng)復(fù)合變質(zhì)處理后， ZG70Cr2MnNiSi鋼的組織均勻，晶粒細(xì)小，強(qiáng)度和韌性都有所提高。這是因?yàn)橄⊥恋募尤?，有利于馬氏體形