耐磨铸钢强韧性的研究进展
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铸态高强度高韧性球墨铸铁生产技术李永红刘思明(安徽神剑科技股份有限公司安徽合肥 230022)摘要本文以铸态QT600-10材质生产技术为例,简要介绍了铸态高强度高韧性球墨铸铁件控制要点:在铸态通过控制影响力学性能的微观组织因素,满足球墨铸铁件高强度和高韧性的要求。
关键词铸态高强度高韧性;铸态QT600-10;合金化;铸态高强度高韧性球墨铸铁件,在满足特殊性能要求的基础上,减少了热处理环节,节约了中间运输成本,缩短了供货周期,是企业在制造过程中,努力追求的方向,特别是当前市场竞争激烈日趋白热化的环境下,可以有效减低企业生产成本,提高产品竞争力。
现结合本企业,在多年生产铸态高强度高韧性球墨铸铁件方面积累的经验,以QT600-10材质为例介绍其控制方法。
1 引言包括球墨铸铁在内的铸造合金的性能是由其含有一定成分的显微组织所决定的,要获得所需的性能,可以通过控制其显微组织,并使该组织中含有一定数量的合金强化元素。
通常强度与塑性之间始终存在矛盾,而随着对合金强化基体组织认识的加深,对于金属材料性能特殊要求的不断提高,要求球墨铸铁强度达到600MP以上,同时要求其具有很好的强韧性延伸率10%以上,通过热处理很难同时保证强度与韧性要求,通过控制影响显微组织的因素(化学成分,合金化,熔炼质量,球化孕育处理、壁厚条件、冷却速度等),可以满足铸态高强度,高韧性要求,现简单介绍其控制方法:2 化学成分的选择2.1 碳碳促进镁的吸收,改善球化、提高石墨球的圆整度;提高铁液的流动性,减少铸件的疏松缺陷和缩凹倾向;能够促进石墨化,减小白口倾向。
但是,过高的碳又容易产生石墨漂浮,使铸件综合性能降低。
因此将碳控制为3.5%~3.7%。
2.2硅促进石墨化元素,在球墨铸铁生产中由于硅的孕育作用,使珠光体和铁素体的比例改变:Si控制在2.0%~2.5%有利于珠光体组织的生成,而为了在保证强度达到600MP的基础上,延伸率达到10%,必须适当提高孕育效果,保证一定比例的铁素体组织,将硅控制在2.5%~2.8%。
收稿日期:2005205220; 修订日期:2005206227基金项目:中国博士后科学基金(2004036058)资助作者简介:符寒光(19642 ),湖南桃江人,博士后,高级工程师.从事材料和铸造技术研究.Em ail :f hg64@Vol.27No.1J an.2006铸造技术FOUNDR Y TECHNOLO GY含硼铸钢的研究和应用符寒光(清华大学机械工程系,北京100084)摘要:介绍了硼元素的特点及其在钢中的作用,微量硼可以明显改善钢的淬透性和韧性。
硼在铸钢中主要以硼化物形式偏聚于晶界,损害钢的韧性。
采用淬火预处理,并适当提高奥氏体化温度,有利于消除硼脆,改善硼钢韧性。
另外,提高铸钢硼含量,可以获得硬度高、热稳定性好的Fe 2B 化合物,有利于改善钢的耐磨性。
关键词:硼钢;硼化物;硼脆;淬透性;耐磨性中图分类号:T G269 文献标识码:A 文章编号:100028365(2006)0120087203S t u d y a n d Ap p lic a ti o n of Ca s t S t e el Co nt ai ni n g B o r o nFU H an 2guang(Department of Mechanical E ngineering ,Tsinghua U niversity ,B eijing 100084,China)Abs t rac t :The characteristics of boron element and its effect in cast steel are introduced.Microamount boron can improve the hardenability and toughne ss of carbon steel.Boron mainly aggregate s at the grain boundary ,which damage s the toughne ss of cast steel.The measure s making use of pre 2quenching treatment and increasing the austenitizing temperature can eliminate boron brittlene ss and improve the toughne ss of cast steel.Moreover ,when boron content in cast steel is increased ,Fe2B compound that has high hardne ss and excellent heat stability can be obtained.Fe2B can improve the wear re sistance of cast steel.Ke y w ords :Boron steel ;Boride ;Boron brittlene ss ;Hardenability ;Abra sion re sistance 钢中加入微量硼能够显著提高淬透性并改善韧性[1],微量硼对耐热钢有提高高温强度和蠕变性能的作用[2]。
耐磨金属材料的最新研究现状关键词:耐磨材料;锰钢;抗磨白口铸铁;技术进展摘要:耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代工业的高速发展,由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。
近年来,对金属磨损和耐磨材料的研究,越来越引起国内外人们的广泛重视。
本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。
0 引言随着科学技术和现代工业的高速发展,机械设备的运转速度越来越高,受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快,其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。
尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害,但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。
据统计,世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。
如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元,占国民经济总收入的4%。
而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门,据不完全统计,每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币[1]。
因此,研究和发展耐磨材料,以减少金属磨损,对国民经济的发展有着重要的意义。
1国外耐磨金属材料的发展国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期,现已趋于稳定,并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。
经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段,目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。
耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外,根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢;根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢;根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。
而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。
二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁,而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。
马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地,中铬铸铁则应用较少。
合金铸钢与高强度耐磨钢焊接工艺研究发布时间:2023-01-04T03:10:31.884Z 来源:《新型城镇化》2022年23期作者:黄东莹[导读] 针对 WH60A 高强度钢板与铸钢 ZG34CrNiMo 的异种钢之间的焊接难点,通过对材料焊接性能的分析,确定了相应的焊接工艺及参数,实现了碳当量高、淬硬倾向性强、尺寸较厚的高强度钢板与铸钢间的顺利焊接,满足了实际生产的需要。
百色皓海碳素有限公司广西百色 533000摘要:针对 WH60A 高强度钢板与铸钢 ZG34CrNiMo 的异种钢之间的焊接难点,通过对材料焊接性能的分析,确定了相应的焊接工艺及参数,实现了碳当量高、淬硬倾向性强、尺寸较厚的高强度钢板与铸钢间的顺利焊接,满足了实际生产的需要。
关键词:异种钢;焊接工艺;WH60A 高强度钢合金铸钢为刮板输送机中部槽槽帮常用的一种耐磨材料,如 ZG30SiMn、ZG30SiMnMo,具有良好的强度和耐磨性能。
宝钢、舞钢、山钢生产的高强度耐磨钢 NM360 ~ NM50,日本新日铁公司生产的 JFE 系列钢,瑞典SSab钢铁公司生产的Hardox系列钢等,都具有良好的耐磨和耐冲击性,广泛应用于煤矿机械、工程机械等行业,如刮板输送机中部槽中板、底板等。
以上 2 种钢材由于机械性能优异,含碳量及合金元素较高,在焊接过程中均有冷裂纹倾向,属于难焊接材料,同时,随着智能制造技术的快速发展,采用机器人焊接,通过制定合理的焊接工艺,控制裂纹倾向,以获取优异的焊接质量,成为研究的热点。
但在液压支架推移装置的生产过程中,WH60A高强度钢板与铸钢ZG34CrNiMo间的异种钢焊接,由于碳当量高、淬硬倾向性大以及板材厚等因素使焊接难度大为增加,因而成为制造加工中的关键点。
本文针对这一问题,通过一系列的试验和研究,设计出合理的工艺方案,并通过实际生产验证了该工艺方案的正确性。
1 试验方法 1.1 试验材料试验材料分别采用 400 mm×150 mm×45 mm 的 ZG30SiMnMo 和 NM450 钢板,K 型坡口为30°,钝边为3 mm。
系列耐磨铸件制备技术北京工业大学铸造及耐磨材料课题组在新型耐磨材料开发方面,已主持和参与完成了包括国家科技攻关项目、国家自然科学基金、863项目、科技部中小企业创新基金、北京市科技攻关项目、北京市自然科学基金和中国博士后科学基金在内的20多个项目,其中9项通过省部级鉴定,获国家技术发明二等奖1项,部级奖励3项。
已申请国家发明专利75项,授权47项。
发表论文100余篇,其中国外论文54篇,已出版专著两部。
主要提供的耐磨铸件制备技术如下:一、铸态高碳高铬铸铁课题组发明的铸态高碳高铬铸铁与现有技术相比具有以下特点:(1)铸态高碳高铬铸铁基体组织由马氏体+残留奥氏体组成,基体硬度超过750HV,不需要高温淬火,只需要在200-280℃下进行去应力退火处理,工艺简单、能耗低、生产周期短、生产效率高(2)铸态高碳高铬铸铁显微组织细小,碳化物呈小块状分布,初生碳化物尺寸小于40 μm。
(3)铸态高碳高铬铸铁中碳化物体积分数为42-55%,高铬铸铁具有高硬度和优良的强韧性和耐磨性,其中硬度在66 HRC以上,抗弯强度大于500 MPa,冲击韧性在5.5J/cm2以上。
在低应力磨损条件下,其耐磨性比Cr15Mo3高铬铸铁提高2-2.5倍。
该技术已获国家发明专利(专利号:ZL200710178680.6)。
二、高强度无钼-镍耐磨铸钢无钼-镍马氏体耐磨铸钢的铸态组织是珠光体和铁素体,含有少量马氏体。
热处理后,在普通光学显微镜下是典型的马氏体组织,在高倍透射电镜下发现,马氏体板条间含有大量纳米级的奥氏体薄膜,使材料保持高强度和高硬度的前提下,还具有优良的韧性。
其主要特点如下:(1)高强度无钼-镍低合金耐磨铸钢不含钼、镍等价格昂贵的元素,以硅、锰为主要合金元素,加入不超过 2.0%的铬,另外加入微量硼、钛、稀土等元素净化和细化钢的组织,合金总加入量小于5%。
(2)合金的主要力学性能如下:抗拉强度σb≥1600MPa,硬度≥52 HRC,冲击韧性≥80J/cm2,断裂韧性K1c≥80MPa.m1/2。
高锰钢热处理工艺研究现状摘要:高锰钢是铁基耐磨材料中的典型产品,在耐磨材料中占有重要地位。
因其在高应力、高冲击载荷的工作环境下表现出极优异的抗磨性能,同时兼具优良的韧性及形变硬化能力,被广泛应用于采矿、破碎、挖掘及轨道行业。
高锰钢需要经过适当的热处理处理后方能具备理想的机械性能,达到耐磨材料使用标准。
近年来,随着高锰钢产品的不断发展及多样化,高锰钢热处理工艺的改进也备受各行研究者的重视。
关键词:高锰钢;热处理工艺;现状一、高锰钢的特点及其应用高锰钢材料,是指其合金元素锰含量在11%~14%、碳含量在0.9%~1.3%的合金铸钢,这种钢材在具有很高的耐磨性的同时,具有极强的韧性,可以抵抗剧烈冲击负荷,其在承受剧烈的冲击或接触应力下,金属表面会迅速硬化,而金属内部仍然保持极强的韧性,这种外硬内韧的特点对于部分轨道交通装备零部件的抗磨损耐冲击要求是极其有利的。
二、高锰钢的热处理(一)常规热处理1.固溶处理固溶处理又称水韧处理,是高锰钢最常规的热处理方式,即将工件加热到完全奥氏体化温度保温,然后快速入水冷却以获得单一相奥氏体组织。
实际生产中一般为1000℃~1100℃,温度过低不利于碳化物溶解,过高容易导致过烧,对于合金化高锰钢,该温度可适当提高。
高锰钢经过固溶处理后,其力学性能得到明显改善。
由于高锰钢的导热系数较小,热膨胀系数较大,在加热过程中容易产生热应力,加之铸件本身存在较大的铸造应力,使得高锰钢铸件在热处理过程中极易开裂,尤其对于结构复杂,壁厚悬殊较大的铸件更是如此。
因此,对不同结构、尺寸的工件往往会制定不同热处理工艺参数。
对于结构简单的小型件,为保证其生产效率及节约能源一般可省略低温预等温过程,直接在较高温度下(<750℃)入炉,并快速升温到奥氏体化温度1000℃~1050℃保温。
对于中等结构复杂或简单大型件,如壁厚超过40mm的履带,入炉温度不宜过高(<400℃),升温速率也应放缓到50~70℃/h,且加热到600℃~700℃时,可按1.5min/mm均温一段时间以消除铸造应力,防止工件产生微裂纹。
新型低成本耐磨钢磨损性能与机理研究本文利用美国CETR公司生产的YMT-3H摩擦磨损试验机分别对低成本的SG耐磨钢、Cr15高铬钢、75Mn高锰钢进行了常温“销-盘旋转”模式的摩擦试验,对比分析了三种材料磨损性能与材料组织、硬度以及摩擦速度之间的关系。
结果表明:三种钢材的硬度相差不大,但SG耐磨钢的耐磨损性能接近Cr15钢的耐磨性能,并高于75Mn钢的耐磨性能;三种材料中硬度越高材料耐磨性越差;当三种材料摩擦速度在42~125mm/s的范围内时,随着摩擦速度的增加,磨损速度加快。
标签:低成本;耐磨钢;磨损性能0 引言冷作模具所用钢是由常温下金属变形或成形所构成。
由于常温下材料的抵抗塑性变形能力大因此这类模具在性能上具有较高的硬度、耐磨性、强度及适当的韧性[1]。
随着现代制造业的发展,各种产品越来越注重产品外观设计和个性化定制,具体表现在产品造型愈加复杂、产品更新换代速度越来越快,因此产品冷作模具的更换频率也随之提高。
此外,小截面低质量的冷作模具钢进入低价竞争的恶性循环[2]。
因此在保证产品质量的前提下降低材料成本,成为国内企业提高产品竞争力的重要手段之一[3-4]。
本文以某企業通过降低材料合金成分配比且采用特殊生产工艺研发的一款低成本耐磨钢为研究对象,将其与传统的高铬钢Cr15、高锰钢75Mn进行对比研究。
研究三种材料的组织、硬度、耐磨特性及磨损机理,为该耐磨钢的在电机冲槽模具上的应用提供参考依据。
1 试验材料及方法1.1 材料化学成分及组织状态试验材料分为SG耐磨钢、Cr15钢、75Mn钢三种类型,三种钢材的化学成分见表1-表3。
1.2 试验方法首先利用日本Olympus公司生产的GX51金相显微镜(见图1)获取三种钢材的金相显微组织;然后采用数显布洛维硬度计SHBRV-187.5硬度仪测试三种钢材的硬度值,在测试过程中为了减小测试误差、提高测试数据的准确性,分别在与摩擦磨损式样晶粒取向相同的面上选取5点测量,取其平均值作为测量结果;最后进行摩擦磨损试验,摩擦磨损试验所选试验机为美国CETR公司YMT-3H 摩擦磨损试验机(见图2),试验条件为“销-盘旋转”模式,试样尺寸为φ6.2mm×15mm,每摩擦磨损1min将试样与夹具称重一次。
耐磨铸钢强韧性的研究进展作者:张园来源:《科学与财富》2013年第06期摘要:在合金化、热处理、变质处理、熔炼工艺等方面概述了耐磨铸钢强韧化技术手段的发展状况,并展望了耐磨铸钢强韧化的进一步发展方向。
关键词:耐磨铸钢;力学性能;技术途径;进展据统计,全世界每年钢铁材料消耗量达7亿吨以上,其中有50%由于材料磨损而消耗掉了。
根据我国冶金、矿山、农机、煤机、电力和建材5个系统的统计,以及机械部门汽车、拖拉机、工程机械的不完全统计,估算我国年消耗金属材料达300万吨以上。
材料磨损的原因之一是因其强韧性不足,从而在冲击磨损条件下材料发生脆性剥落。
因此,如何提高金属耐磨材料的强韧性是一直追求的目标。
目前,关于耐磨铸钢的研究已相当广泛,特别是近20 年来,国内外根据用途和资源状况发展了一系列耐磨铸钢品种。
而对于强烈冲击条件下使用的耐磨铸钢研究的还不多。
本文从合金化、热处理、变质处理、熔炼工艺等方面对耐磨铸钢的强韧化影响进行了论述。
一、合金化通过合金化途径提高耐磨铸钢的强韧性水平的研究取得了很大的进展,近年来已逐步形成了以低合金、中合金直到高合金高强韧耐磨铸钢系列。
奥氏体高锰钢具有高塑性、高韧性以及低裂纹扩展等特性,是一种极好的耐冲击磨损材料,广泛应用于矿山、机械工程及其他经受冲击负荷的机械,如挖掘机的斗齿、破碎机和磨球机的衬板、拖拉机和坦克的履带以及铁路道岔等产品。
但是,高锰钢的耐磨性只有在高冲击负荷的工作条件下,才能表现出来;并且,该钢屈服强度低,初始硬度也低,磨损较快,变形严重,造成拆卸维修困难,严重影响生产率的提高。
因此,在某些冲击载荷不高的场合,其耐磨性就显得不足。
针对高锰钢这些缺陷,各国学者对其进行改型和合金化,使其具有高强韧性和耐磨性。
加入的合金元素主要有 C r 、M o、V 、W 、N b 等碳化物形成元素以及N i 等非碳化物形成元素。
人们在对高锰钢进行改型和合金化的同时,也不断地研制新的耐磨铸钢材料。
19 世纪60 年代,Ro r m an 发明的中锰钢,以及近年来研制、开发的空淬中铬耐磨钢,他广泛应用于水泥、电力及冶金矿山等行业的球磨机衬板等零件。
铬作为主加元素,是因其能与铁形成连续固溶体,在奥氏体中溶解度较大,可强化基体,提高基体的强度和硬度而不降低韧性。
另外,铬在回火时能阻止或减缓碳化物的析出与集聚,使碳化物得到较大的分散度,也有利于韧性的提高。
在中铬铸钢中,铬的含量一般控制在3. 0--6 . 0%之间。
通过对合金元素的探讨,研制出一种铬钼铌耐磨铸钢,该钢经空淬+回火热处理后,得到马氏体+贝氏体+奥氏体多相混合基体组织,经M n 13钢对比,耐磨性增加了2倍。
二、复相组织低合金马氏体耐磨铸钢是目前应用最广泛的一种耐磨材料,一些发达国家从 20 世纪 30 年代就开始研制和使用,国内在60年代才开始研制,到80年代开始普及。
此类钢的硬度比珠光体耐磨钢高1倍多,耐磨性比奥氏体高锰钢还好,适合低应力、多冲击条件下使用,同时还具有一定的韧性。
但这种抗磨材料强调选择马氏体组织,因而材料的抗冲击疲劳性较差。
自美国人B e i n 发现贝氏体转变后,国内外学者对其进行了大量的研究。
研究表明,贝氏体组织中板条间膜状奥氏体是保证该钢具有强韧性配合的原因,但该类钢的耐磨性相对较差。
复相组织耐磨钢是在马氏体、贝氏体钢的基础上发展而来,具有马氏体的高强度和韧性相的相互配合而获得良好强度和韧性,使这种钢具有比单一马氏体高的韧性水平。
复相耐磨铸钢主要包括奥氏体---贝氏体耐磨铸钢、马氏体--贝氏体耐磨铸钢和一些多相耐磨铸钢。
魏成富等人所研制的中碳低合金耐磨铸钢,在铸态下就获得奥氏体---贝氏体为主的组织,具有高硬度(HRC 40--50)、高韧性( ak15--45J / cm2)和优异的抗磨性能。
在铸态下使用不需重新热处理,是传统高锰钢的理想替代材料。
戴敦才等对钢进行等温淬火,得到了M + B + A的复相组织,提高了材料的强韧性和耐磨性。
通过与M n 13 钢进行对比试验表明,其所研制的多相耐磨铸钢比M n 13 钢要好。
三、变质处理合金结构钢的显微组织一般均由基体和较基体硬而脆的强化相组成,所以,钢的强韧性取决于基体性能及强化相的形态与分布。
改变基体组织以提高韧性主要是通过合金化和热处理方式来实现。
而对第二相的形态和分布通过热处理方式则改变甚微。
因此,近年来,人们开始用变质处理技术来改变碳化物的形态和分布,并都取得了很好的效果和效益。
资料研究表明,通过向 C r12 钢中加入变质微量元素 R e、M g等,降低钢液中 S、 O 含量,增加共晶凝固过冷度,使共晶组织细化及离异共晶数量增多,同时,变质处理后由于 S i 含量增加,所生成的S i O 2 质点可作为碳化物的异质核心,导致共晶碳化物大大细化。
同时,由于稀土原子比铁原子的半径大,造成周围晶格畸变以及增加空位型缺陷等,有助于热处理过程中碳化物的溶解及C r 的扩散,加速了碳化物的粒化过程。
吕宇鹏等人通过对超高锰钢( M n 17)进行变质处理的研究表明,在该钢凝固过程中,主要是碳和变质元素通过溶质偏析和异质形核来改善组织形貌。
稀土元素铈的偏析系数高达0.925--0.956,在变质作用中占主导地位。
碳虽是钢中常规元素,但其偏析系数仅为0.72 --0. 87,在凝固过程中,总有一部分碳偏析于凝固前沿,起细化晶粒的作用。
符寒光等人通过稀土和钾、钠等元素对ZG85C r12 M oN i钢进行变质处理,得到了很好的效果。
四、熔炼工艺目前,关于耐磨铸钢件的的生产大都采用中频炉熔炼,然后浇注获得。
但这种方法所生产的铸件内夹杂物很多,而非金属夹杂物在钢中是非常有害的,可显著降低钢的强韧性。
特别是高强度钢中的非金属夹杂物对性能的影响更为显著。
非金属夹杂物对钢力学性能和工艺性能的影响主要是降低材料的塑性、韧性和疲劳性能,尤其是夹杂物以网状、片状等不利的形状及分布特性存在时,对材料机械性能的影响更为显著。
钢中非金属夹杂物的危害性在于它破坏了钢基体的均匀连续性,造成了应力集中,在外力的作用下,微裂纹首先在夹杂物上形核、长大、扩展而导致材料的断裂。
因此,减少钢中的非金属夹杂物是提高钢强韧性的另一个主要途径。
目前所采用的技术途径主要有炉外精炼、真空重熔以及电渣重熔等措施。
国内外研究表明电渣重熔钢锭的夹杂物含量少,洁净度高,组织结构致密,接近锻钢的程度。
因此,在某些领域采用电渣重熔技术替代锻造成为可能。
如天津铁路18 局利用该技术生产的内燃机车柴油机曲轴毛坯,替代原来的锻造毛坯,取得了很好的应用效果和经济效益。
因此,通过冶金方法,在炼钢时采取一些措施,来改善夹杂物和碳化物的形态和分布,成为当前强韧化研究的一个重要方向。
五、研究方向目前,关于高强韧耐磨铸钢的研究虽然取得了一定的成果,但是在高冲击、高应力磨料磨损领域还存在一些不足。
如T P M 型隧道掘进机所用的刀圈,该种掘进机的钻面直径为 8 . 8 m ,同时装有 72 把滚刀,工作过程中滚刀受总压力为 2 700 t ,因此滚刀承受高应力、高冲击,磨损相当严重,现在需要从国外进口,价格昂贵,为节约外汇,降低成本,急需对刀圈进行国产化研究,来取代进口刀圈。
目前,在对如此高的应力条件下使用的钢材,主要靠锻造来获得。
通过锻造,虽然可以使碳化物破碎,并均匀分布,再经过适当的热处理而使其细化,从而使强韧性得到加强。
但锻造工艺复杂,始锻和终锻温度难以控制,且锻件比较大,这需要消耗大量的能源和动力。
另外,锻造时易产生裂纹和过烧,而且,还要有相当数量的合金钢变成料头和切屑,造成材料的浪费。
因此,对高强韧耐磨铸钢的研究势在必行。
随着科学技术的进步和工业生产的需求,对耐磨铸钢的性能要求越来越高,不仅要求具有较高的耐磨性,还要求有较高的强韧性。
因此,关于高强韧耐磨铸钢的研究工作还应该从以下几个方面进行深入的研究。
5.1 强化工艺措施。
从现有耐磨铸钢的强韧化途径上看,方法很多,但用法比较单一,不能满足高冲击、高应力条件下的使用要求。
如何综合利用这些措施,进一步提高耐磨铸钢的强韧性,还需要进一步的研究。
如将电渣重熔、变质处理和细化晶粒的一些热处理措施结合起来,研究耐磨铸钢的强韧性。
5.2 计算机优化设计。
合金化与变质处理虽已证明对改变钢的强韧性起很大的作用,但在合金元素与变质剂的加入种类和数量的选择上,需要做大量的试验,在时间和能源上都是一种很大的浪费。
因此,利用计算机技术,对合金元素与变质剂进行优化和模拟,将是未来耐磨铸钢发展的一个方向。
5.3 开发新工艺与新材料。
快速凝固技术虽然在磁性材料上有所成就,但根据其能形成溶解度比通常大得多的过饱和固溶体的特性,从而显著提高耐磨材料的强韧性。
微重力铸造以其特有的性能,引起了学者们的广泛研究,现有的铸钢材料,都是在重力下获得,因此不可避免地存在偏析,严重影响钢材的强韧性。
而在微重力条件下,这些现象几乎消失。
但这些新技术在高强韧耐磨铸钢方面的应用研究未见报道,需要进一步的研究与探讨。
参考文献[1]崔忠圻,刘北兴.金属学与热处理原理[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004[2]余宗森.稀土在钢铁中的应用[M].北京:冶金工业出版社,1987[3]李言群,陈祥非.非金属夹杂物对高温淬火高硅铸钢力学性能的影响[J].铸造,2000, 49(9):525- 528[4]汤安民,师俊平.几种金属材料宏观断裂形式的实验研究[J].应用力学学报,2004,21(3):142- 145。