化學(xué)成分對村板組織及性能的影響
傳統(tǒng)高錳鋼襯板組織為奧氏體+碳化物，奧氏體晶粒粗大，這種組織強度、硬度較低，它的加工硬化主要靠強烈沖擊下，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，相變強化來提高強度、硬度來改變耐磨性。對于沖擊較弱的中小型襯板及齒尖鋼，顯然形變誘發(fā)相變作用較弱，因此耐磨性不足。針對上述問題，新開發(fā)的鋼種采用中碳低合金鋼并且添加了Cr、Mo、V等合金元素，新鋼種靠熱處理后得到的回火馬氏體+碳化物，相變強化來提高強度和硬度。試鋼本身具有很高的硬度，回火轉(zhuǎn)變從馬氏體中析出彌散的碳化物，碳化物均勻細小，大多數(shù)為MC、M2C、M6C，M23C等，碳化物尺寸比較細小，一般在nln級和數(shù)十nm級之間，這種回火馬氏體+碳化物所產(chǎn)生的強化效果，使得試鋼具有較高的強度和硬度的配合，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能。含有Cr、Mo、V的低合金馬氏體鋼將成為以磨料磨損為主要失效形式的耐磨件的一個重要的發(fā)展方向。
試鋼中添加的合金元素V、RE，在鋼中起到細化晶粒及凈化鋼質(zhì)的作用，晶粒細化帶來了性能的提高，可用經(jīng)驗公式大致推算強度的提高。
o=00+kd‘112式中：o為抗拉強度；00為初始抗拉強度；d為晶粒直徑；k為常數(shù)。
由此可看出晶粒尺寸對鋼的強度的影響是十分明顯的，故可通過細化晶粒來提高強度。
另外，晶粒細化及鋼質(zhì)凈化將有助于礦用耐磨材料保有足夠的韌性及塑性。
化學(xué)成分對齒尖組織及性能的影響
加入稀土元素，顯著凈化鋼質(zhì)，改變夾雜物性狀。由于稀土元素富集于晶界，降低晶界能，減少合金元素偏析，顯著改善鑄態(tài)組織。先共析鐵索體轉(zhuǎn)變強烈地依靠晶界形核，由于稀土富集于晶界，降低晶界能，勢必削弱晶界形核優(yōu)勢。晶界形核的削弱或被壓抑，就能阻礙或消除網(wǎng)狀鐵素體及針狀鐵素體。其次，稀土元素減小先共析到共析轉(zhuǎn)變的溫度間隔，必然縮短冷卻過程中在此溫度區(qū)間經(jīng)過時間，既使鐵素體在晶界優(yōu)先形核，也來不及沿晶界長大。
稀土元素次外層電子極不飽和，是強烈形成碳化物元素，所以導(dǎo)致珠光體量減少，鐵素體量增加。變質(zhì)處理后使鑄態(tài)組織顯微硬度增加原因有兩個，其一，稀土的加入細化了珠光體晶團，使珠光體顯微硬度增加。稀土的微量固溶，促進鐵素體位錯密度增加，導(dǎo)致鐵素體顯微硬度增加。
變質(zhì)處理改善了夾雜的形貌，大小和分布，變質(zhì)處理后形成細小的，彌散的球狀高熔點夾雜，不但能減少應(yīng)力集中又能減少對基體結(jié)合力，在外力作用下易和基體脫開，導(dǎo)致減弱裂紋的應(yīng)力峰，抑制裂紋擴展，促進韌性提高。
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