论文部分内容阅读
奥氏体高锰钢作为使用最为广泛的耐磨钢,在高冲击磨料磨损、凿削磨损工况条件下使用时,表层产生很强的加工硬化能力,耐磨性显著提高。本文首先研究了铸态高锰钢(Mn13)的加热转变特性;在此基础上,对比研究不同时效温度对水韧后高锰钢(Mn13、Mn18)组织结构、力学性能、磨损特性及磨损硬化的影响;最后采用循环热处理方法试图细化奥氏体晶粒。铸态高锰钢(Mn13)的加热转变特性表明:铸态Mn13高锰钢的显微组织为奥氏体+碳化物+珠光体;高锰钢中碳化物形态为块状并弥散的分布于晶粒内与晶界上,珠光体大部分位于晶界上,呈条纹状分布。随加热温度升高时,珠光体片间距减小,碳化物颗粒将越来越小。当铸态Mn13钢在加热到720°C时,其基体组织中的部分奥氏体会分解为珠光体。铸态Mn13钢经过720°C,2小时保温处理后洛氏硬度达到最佳值(36.0HRC)。当热处理温度升高至1100°C时,冲击韧性达到最大且为112J。水韧处理后的高锰钢(Mn13、Mn18)在450°C时效6h后,奥氏体基体组织上出现块状物质。当时效温度升至500°C后,Mn13、Mn18显微组织中均析出细针状物质;550°C时效后,基体上析出针状物质变得粗大,升温至650°C时效时析出的碳化物逐渐增多。随时效温度升高,冲击韧性先急剧减小后缓慢增大,而硬度是先增大后减小。时效温度为450°C时,Mn13钢、Mn18钢的冲击韧性能均最好,其中Mn13的冲击韧性值为108.9J,Mn18的冲击韧性值为133.7J。当时效处理温度为550°C时,硬度达到最大值(Mn13为47.1HRC,Mn18为34.1HRC)。在不同的冲击载荷条件下,Mn13钢、Mn18钢的磨损机理都是显微切削和疲劳剥落同时存在,在1.0J低冲击载荷下,以显微切削为主,4.5J高冲击载荷下,磨损趋向于以塑变疲劳剥落为主。随时效温度升高时,两种钢的耐磨性越来越差。在一次循环热处理中,随保温时间延长,Mn13钢中碳化物先减少后增多,碳化物颗粒尺寸也呈逐渐增大的趋势,而硬度呈先减小后增大,冲击韧性呈减小的趋势;Mn18钢中碳化物则减少,硬度呈先减小后增大,冲击韧性呈增大趋势。三次循环热处理后,Mn13、Mn18钢中奥氏体和碳化物明显得到了细化,硬度提高约5HRC,其中Mn13钢的冲击韧性提高约26.8J,Mn18钢的冲击韧性提高约71J。五次循环热处理后,Mn13钢中奥氏体进一步细化,碳化物颗粒尺寸逐步减小,Mn18钢中的碳化物增多,但奥氏体晶粒变大。经五次循环热处理后,Mn13钢的硬度为25.5HRC,冲击韧性为149.7J;而Mn18钢的硬度为23.3HRC,其冲击韧性为82.5J。