新型贝氏体耐磨铸钢的试验研究

摘要

贝氏体钢是指在使用状态下组织为贝氏体或贝氏体/马氏体复相组织的钢种。它在性能价格比方面具有明显优势，从而在机械、冶金、交通运输和建材等行业得到广泛应用。
　　 在矿山、建筑等工作环境下服役的工件需要有良好的耐磨性能。传统的耐磨材料高锰钢在高冲击载荷下有优良的耐磨性，但是它在低冲击载荷下的耐磨性不佳。贝氏体钢的同类产品由于合金含量高或者热处理工艺复杂，在经济性、环保性，可操作性等方面不具备明显优势。
　　 本研究旨在开发一种新型的贝氏体耐磨铸钢。该钢种为中合金钢，热处理工艺比较简单。试验钢具有比较均衡的硬度和冲击韧性，在低冲击载荷下具有良好的耐磨性能。
　　 试验钢的合金元素含量为：2.0wt％Si，3.0wt％Mn，0.4wt％Mo，1.2wt％Cr，0.002wt％B，碳元素分为0.25wt％、0.50wt％、0.70wt％共3种。浇铸后得到的试样进行了退火、盐浴、空冷等不同工艺的热处理，测试了其硬度、冲击韧性及在低冲击载荷下与高锰钢(ZGMn13)的相对耐磨性能，观测了其组织，并对其耐磨机理进行了分析，结论如下：
　　 1.以Si、Mn、Cr、Mo、B为合金元素的中合金铸钢，在铸态和热处理后均能得到贝氏体。
　　 2.试验钢中的组织（马氏体、贝氏体和残余奥氏体）含量综合决定了其硬度；空冷处理既有利于获得针状贝氏体，又可显著提高试验钢的冲击韧性。
　　 3.成分为0.70wt％C、2.0wt％Si、3.0wt％Mn、0.4wt％Mo、1.2wt％Cr、0.002wt％B的试验钢，经过900℃奥氏体化60min然后直接在空气中冷却的热处理工艺后，其综合性能最佳(性能参数为304.1HV、αK值为40.81J/cm2、与高锰钢的相对耐磨性为1.20)。
　　 4.磨损表面上存在犁沟和犁皱，还有少量的切削痕迹，可推断其磨损机理主要以塑性变形磨损为主，兼有微切削磨损。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 贝氏体转变及贝氏体组织

1.1.1 贝氏体转变及其特征

1.1.2 贝氏体组织及其变态

1.2 贝氏体钢及其分类

1.2.1 贝氏体钢定义

1.2.2 贝氏体钢分类

1.3 贝氏体钢的应用及发展展望

1.3.1 目前已经成功应用的贝氏体钢

1.3.2 正在研究试用中的贝氏体钢

1.3.3 有待研究的贝氏体钢新钢种

1.3.4 贝氏体钢的研究方向

1.4 钢中贝氏体组织的控制因素及热处理工艺

1.4.1 控制因素

1.4.2 热处理工艺

1.5 本研究的目的和意义

1.6 本研究的主要内容

第2章 试验方案

2.1 试验钢的制备

2.1.1 试验钢成分设计

2.1.2 熔炼过程

2.2 热处理方案

2.3 常规力学性能测试

2.3.1 硬度测试

2.3.2 冲击韧性测试

2.4 金相组织观察

2.5 磨料磨损试验

第3章 试验钢的组织和力学性能

3.1 试验钢的铸态组织

3.2 不同热处理条件下的组织

3.2.1 低温退火

3.2.2 空冷处理

3.2.3 等温处理（盐浴）

3.3 试验钢的硬度和冲击韧性

3.3.1 硬度

3.3.2 冲击韧性

3.4 小结

第4章 试验钢的耐磨性能

4.1 磨损试验结果

4.1.1 硬度变化

4.1.2 磨损失重

4.2 耐磨性能的影响因素

4.2.1 磨料磨损的定义和分类

4.2.2 影响磨料磨损的基本因素

4.2.3 试验结果的影响因素分析

4.3 磨损机理分析

4.3.1 磨料磨损机理概述

4.3.2 磨损形貌及磨损机理

4.4 小结

第5章 结论

参考文献

致谢