耐磨钢的化学成分选择(1) | 法钢特种钢材(上海)有限公司-明升体育m88

我国矿产资源丰富:如钥矿、金矿、铁矿及铜矿、铅矿、铝矿、水泥及耐火材料等。耐磨零件消耗量大,再加上面粉机械(面辊)、榨油机械(如榨螺)、饲料粉碎机械(如锤片)、颗粒饲料成型模、轧钢机械(如轧辊、辊环、滚动导卫等)、塑料橡胶机械、造纸机械等行业。耐磨材料的使用几乎遍布冶金、矿山、建材、火电及机械行业的各个部门,种类繁多,数量巨大,年消耗耐磨材料在 100多万吨以上,耗资60多亿元人民币。由于国内长期受传统观念的影响,绝大多数耐磨零件生产企业仍然生产已被国外淘汰了的高锰钢耐磨件。高锰钢虽然具有良好的韧性,但在冲击力不大的工况条件下,由于冲击力不足而不能产生加工硬化,使其耐磨性不能得到充分发挥,使用寿命远低于国外同类产品的使用寿命。根据国家“九五”提出的节能节材指导精神,研究开发新型耐磨材料更具有现实意义。以下为多年来致力于耐磨材料研究的成果,献给读者,希望给社会、给企业带来良好的经济效益。这也是我们编写这部书的宗旨。

i.碳
碳含量对低合金耐磨铸钢组织和性能影响较大,低合金耐磨铸钢一般都在悴火回火状态下使用,在其他合金元素不变的前提下,改变碳含量,其组织和性能会发生根本性的变化。水淬低合金耐磨钢的碳含虽一般不可低于w(c)0.27%,碳含量小于w (c)0.27%虽然可获得板条马氏体 残留奥氏体或板条马氏体 贝氏体 残留奥氏体组织和良好的塑韧性,但淬火后耐磨钢的硬度较低(45hrc), 耐磨性不足。碳含量大于w(c)0.33%时,硬度增加不多,但韧性急剧降低。当耐磨钢的碳含量大于二(c)0.38%时,水淬出现淬火裂纹,恶化耐磨钢的使用性能。所以,水淬低合金耐磨钢的最佳碳含量范围可控制在w(c)0.28%一0.33%,这时低合金耐磨钢既可获得较高的硬度49 --- 51 hrc,同时又可获得最佳的强韧性配合。

2.硅
si是缩小7相区的元素,使a3点(afe-),fe同素异型转变点)上升,a;点 (yfe~一8fe同素异类转变点)降低,s点左移,几乎不影响k点。si虽然升高 a3,有利于下一。转变,但由于si能溶于fe3c,使渗碳体不稳定,阻碍渗碳体的析出和聚集,因而提高钢的淬透性和回火抗力。但硅对淬透性的影响远低于mn, cr。大部分si溶于铁素体中,强化作用很大,能显著提高钢的屈服强度、屈强比和硬度,它比mn钢的强度更大,耐磨性更好。当w(si)1.0%时,并不降低塑性; 二(so 1.5%时不增加回火脆性。在马氏体耐磨钢中,si一般不大于w(si) 1.5%。否则,钢的韧性大大降低,并增加回火脆性。si强烈降低钢的导热性,促使铁素体在加热过程中晶粒粗化,增大钢的过热敏感性和铸件的热裂倾向。一般低合金马氏体耐磨钢中的硅含量可控制在w(si)0.8%一1.4%0

在中低碳贝氏体钢中,硅具有强烈抑制碳化物析出的作用。在从点以上进行空冷或等温转变时,铁素体自奥氏体晶界向晶粒内部长大。在此温度范围,碳原子有一定的扩散能力,部分碳原子通过铁素体一奥氏体相界面向奥氏体扩散,在铁素体板条间形成富碳的奥氏体薄膜。硅强烈抑制碳化物析出使富碳奥氏体具有高的稳定性,从温度低于室温。等温转变及随后的冷却过程中,没有碳化物析出,也不发生奥氏体分解,而是获得铁素体和富碳奥氏体的双相组织。当钢中硅含量较高时(大于二(si)1.6%),中低碳贝氏体钢的韧性显著提高。当硅量达到二(so 2.4%时,钢的硬度明显下降。由于硅对碳化物析出的阻碍作用,使未转变的奥氏体富碳,而得到无碳化物贝氏体,铁素体条片间或片内的残留奥氏体取代了渗碳体,消除了渗碳体的有害作用。但硅在贝氏体铸钢中也存在不利影响,特别是对铸态组织,由于钢液的树枝状结晶方式,使枝干和枝间存在着明显的成分不一致,枝晶干的碳、硅、锰、铬含量较低,转变时先形成贝氏体和马氏体。而枝晶间的碳、硅、锰、铬含量较高,使氏和m,都低于由钢成分所确定的值。所以,在铸态组织枝晶间存在相当数量的块状残留奥氏体,这对贝氏体钢的冲击韧度是有害的。在中低碳贝氏体钢中,硅含量应控制在w(si)1.6% -2.0%范围内。

在高碳贝氏体钢中,硅的作用与中低碳贝氏体类似,只是硅的范围提高了。硅含量在二(si)1.85%---3.8%时,高碳贝氏体钢的硬度几乎不变,冲击韧度先逐渐升高,后有所下降,在w(si)2.6%达到最大值,抗拉强度逐渐降低。当硅含量低于 w(so 1.85%时,由于硅抑制碳化物的作用较弱,在等温转变过程中首先在奥氏体晶界析出贝氏体,未转变的奥氏体在随后的冷却过程中转变为马氏体,因此具有高的强度、硬度,而冲击韧度较低。当硅含量提高到w (si) 2.64%左右时,硅抑制碳化物析出作用显著增强,使贝氏体生长时排除的碳富集到奥氏体中,提高了奥氏体的稳定性,其显微组织为板条状贝氏体和其间分布的富碳残留奥氏体组成。材料强度有所下降,冲击韧度提高。但硬度不变。当钢中碳含量提高到w(c)3.8%左右时,组织中出现了大量的未转变奥氏体组织,导致贝氏体钢的强度和冲击韧度下降。只有提高奥氏体化温度,使奥氏体中的碳迅速均匀化,才能避免未转变奥氏体的稳定性,其显微组织为板条状贝氏体和其间分布的富碳残留奥氏体组成。材料强度有所下降,冲击韧度提高。但硬度不变。当钢中碳含量提高到w(c)3.8%左右时,组织中出现了大量的未转变奥氏体组织,导致贝氏体钢的强度和冲击韧度下降。只有提高奥氏体化温度,使奥氏体中的碳迅速均匀化,才能避免未转变奥氏体的出现。但过高的奥氏体化温度可导致贝氏体铁素体粗化,影响贝氏体钢的力学性能。因此,高碳贝氏体钢的硅含量一般可控制在二(c)2.5%-2.7%之间。

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