热处理工艺对锻造态铁基合金组织和性能的影响及其耐磨性能的研究

摘要

在熔炼过程中通过加入自制的复合变质剂对熔体进行变质处理,并对变质处理后的FeCr2.2C1.92M合金和FeCr8.5C2.37M合金进行锻造变形试验,然后对得到的最佳变形量的FeCr2.2C1.92M合金和FeCr8.5C2.37M合金进行热处理工艺的探索。采用宏观硬度测试、冲击韧性测试及断口扫描等方法,研究了FeCr2.2C1.92合金和FeCr8.5C2.37M合金最佳锻造变形和锻后最佳热处理工艺的力学性能。采用金相显微镜、三维金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对FeCr2.2C1.92M合金和FeCr8.5C2.37M合金进行微观组织的观察及微观机理的研究,还采用多功能微摩擦磨损测试仪对其与铬钢球进行滑动摩擦磨损的研究。研究结果表明:
　　 (1)在初锻温度分别为980℃、1050℃锻造变形的条件下,FeCr2.2C1.92M合金和FeCr8.8C2.37M合金随热变形量增大,其硬度略有降低,冲击韧性有所提高。最终确定FeCr2.2C1.92M合金的最佳变形量应为50％;FeCr8.5C2.37M合金的最佳变形量应为40％。
　　 (2)对锻造变形后的FeCr2.2C1.92M合金和FeCr8.8C2.37M合金制定了最佳的热处理工艺制度,FeCr2.2C1.92M合金:960℃6h退火+880℃1h淬火+350℃1h回火,力学性能为:硬度HRC57.3,冲击韧性为26.3J·cm-2;FeCr8.5C2.37M合金的:1000℃6h退火+840℃1h淬火+450℃1h回火,力学性能为:硬度HRC55.8,冲击韧性为20.3J·cm-2。
　　 (3)FeCr8.5C2.37M合金退火过程中珠光体形核长大为:渗碳体为领先相,再形成铁素体,共同结合成珠光体晶核,长大为珠光体晶团。FeCr2.2C1.92M合金和FeCr8.5C2.37M合金淬火+回火后主要是孪晶马氏体组织,且马氏体具有多种形态。FeCr2.2C1.92M合金:蝴蝶形马氏体,{259}γ型马氏体,{225}γ马氏体;FeCr8.5C2.37M合金:薄片状马氏体,{259}γ型马氏体,{225}γ马氏体,{31510}γ型马氏体。
　　 (4)锻造态、最佳热处理态的FeCr2.2C1.92M合金样品、FeCr8.5C2.37M合金样品分别与铬钢球(HRC62)进行滑动磨损试验表明:对于FeCr2.2C1.92M合金,锻造态样品的磨损量大于最佳热处理态的,因而最佳热处理态样品的耐磨性能较锻造态的好;对于锻造态的FeCr8.5C2.37M合金,在载荷为20N时,锻造态样品的磨损量大于最佳热处理态的,因而最佳热处理态样品的耐磨性能较锻造态的好。而在载荷40N～120N时,锻造态样品的磨损量小于最佳热处理态的,因而此时锻造态样品的耐磨性能较最佳热处理态的好。