【doc】稀土对30CrMnSi耐磨铸钢韧性提高的研究

【doc】稀土对30CrMnSi耐磨铸钢韧性提高的研究 稀土对30CrMnSi耐磨铸钢韧性提高的研究 障碍是SiC粒子表面吸附的气体正如在玻璃断面上 产生气体吸附一样",SiC粒子是SiC结晶块经精 碎而得的,在粉碎中其断面上会残存有si等化合价 不饱和离子,表面处于不稳定状态,会从空气中吸附 氧,水,氮等气体,这与单纯地在表面吸附水不同, 而是在表面上产生了OH基群,形成了化学吸附.因 而这种吸附物难以用高温烘烤去l;籍. 正是由于SiC粒子表面吸附的气体,使得比重为 3.14的SiC粒子飘浮在比重为26的铝合金熔体上 面.sic粒子表面嗳附的气体,象众多的微气球,使 得SiC粒子难以与铝合金熔体发生真正的接触,因此 凡是能有利于去除SiC粒子表面吸附气体的措施,都 会有利于SiC粒子在铝台金熔体中的均匀分散. 熔体的固相率越高,在搅拌力的作用下,熔体中 的固相与SiC粒子之间的摩攘就越强+这种摩擦作用 能有效地去除嗳附于SIC粒子表面的气体,使得SiC 粒子与铝合金熔体产生真正的接触,提高了SiC粒子 在铝台金熔体中的身散性,这就是陶瓷粒子必须在固 液二相区搅拌加入的根本原因, 与铝合金熔体中AI,O夹杂吸附H类似,在 高温铝液中,SiC粒子吸附的H,0,H^都将以H一形 式存在.因此凡能与H发生化学作用的元素都有利于 促使SiC粒子与铝合叠熔体产生接触.Mg,Li,Zr 与H一曲化学作用都较强,而且又都能增加铝液的粘 度,增强了SiC粒子与铝熔体的粘性摩擦,因而提高 了SiC粒子在铝合金熔体中的分散性 对SiC粒手避行NaOH,卸d厦有机硅孺处理, 可改变其表面的s2量,但来根奉解决击豫其暖附气 体的问题,故此作用是有限的.烃真空壤娉处理的 SiC粒手.表面唆附的气体受舅强烈群骥作用而得判 有效的去除,故能相当均匀地_分靛于台垒熔体中. 6结论 (1)siC粒子在铝台金熔体中的分散是通过接触, 润湿,反应三十环节实现的.丽起主导作用的是接触 环节.妨碍接触的主要圬f因是其表面吸附的气体. (2)真空烘烤,周眭二相区的强力搅拌,Mg, Lj,Zr等与作用力强的元素的添加.都能有敷地 去除SiC粒子表面吸附的气体,因而都能有敷地促进 SiC粒子在铝台金嬉体中的均匀分散. 参考文献 IHurdNJ.FatigueperformanceofAluminaReinforced MetalMatd~CompoE.MaterSciTe~hnol1988 f4)5I3. 2冲猛雄黑铅间濡扎性及台盒元素的影响.轾金属旧), 198636(10):609. 3于维成.sicp/6061AI复台 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的癌劳行为金属, I990r6):B428 4土桥正二.玻璃表面物理化学北京:科学技术出版社 t986:l7 5黄良采有色台垒及其熔炼.北京:国防工业出版社. 1q8O71 碣一'1稀土对30CrMnSi耐磨铸钢韧性提高的研究 洛阳工学院谢敬佩陈全宋延沛罗全腼T,乙7 【摘要】通过对加与不加碲七前30CrMnSi耐磨铸钢的组织分析和性能潮定研究 了裙土对其韧性的影响结果 表,稀土麓细化钢的铸志组织,抑制或消脒针状和网状铁素体,增加钢中的位错密 度及位错马氏体的敷量,改善夹 杂物的形杏及分布,从而提高钢的练侍力学性能,特别是冲击韧性 【关键词】稀土30CrMnSi铡啊鲆稍韧性 ——1——————'———1, TbeInvestigationOilEnhancementofToughnessof30CrMnSi WearResistanceCastStee1withRE XieJingpeiChenQuandeSongYanpeiLuoQuanshtm [Abstract|TheeffectsofREonloughnessof30CrMnSiwearresistancecaststeelhavebeenin vestigatedbymc~tn$ ofanalysingmJcrostru~turesandmeasurJllgthepropertiesofthesteelwithandwithoutRE.T herehssho'~thatRE cnref'metheas-castmicrostructures.hinderol"eliminateneedleandnetworkferrite.thcl~.as ~:thedislocationdensity andthequamityofthedislocatedmartensite,andimprovetheshapeanddistributionofinclusi onsThereforethem 男.35岁,讲师,邮编471039 ? 28?《热加工工艺》4/l992 chanicsdpropertiesof血este~|,es~eially血etoughncss?canbethesteelenhanced [Keywor~]ar~~rth30CrMnSisteelwearresistancesteeltoughness 1前言 中碳低台盎耐磨锦钢是目前国内外研制出的新型 耐磨钢,其生产成本低,硬度高,耐磨性好,适台在 非强烈冲击条件下工作.但由于这类钢的韧性鞍 差,故其使甩范圈受刊限镧.因而,提高此类钢的韧 性便成为其推广应甩的关键性问题.我们几年来的研 究工作表明,当30CrMnSi钢加入稀土(RE)后,钢的 韧性太大提高.本文研究分析了稀土对30CrMnSi钢 韧性提高的内在原因. 2试验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 试验用钢在50kg中频炉内熔炼.浇成Y型试 块,在试块上切取各种机械性能试样.试样经粗加工 后进行热处理,最后精加工成成品试样,进行各种性 能捌试.在SEM—I扫描电镜上作断口金相现察, 在H一800透射电镜上做薄膜透射及选取电子衍射,在 电子探针及能谱仪上做镦区成分分析. 王l鬻?对3.0钢薯秘龋的弗聃 不舍希土的30CrMnSi钢晶粒粗大,铰素体呈网 状分布,井形成由晶界判晶内的针(丑日la).加入稀土 后,细化了箕铸态组耋;l,稍除了针状和网状铁素体, 使铰蠢体分布均匀,且数量增多(图lb).此外,从表 l可以看出,-艟着稀土加入量的增加,锦态组织中的 .珠光体和帙囊悻的星微硬度增加. 裹1RE对3OCrM~! RE加^量twt%)00.10l0.150.20025 最般硬度珠光体I956233.0l245.O246.82564 (Hv)长素傩l3n01.Ol167.0l890I840 加入稀土使30CrMnSi钢正火态的强度,硬度, 塑性和韧性均有不同程度的提高(见表2)I从而使钢的 力学性能得到改善 裹2RE对~CrMaSI钢正火态力学性能的影响 RE加^量口,5JHB (wt%1(MPa)(MP(%)(%)l(J/cm)_ 065041922.538.9l9.0】89 0.】566143827351Ol10.2I96 3.3稀?对钢的淬火加低沮回火性能的影响 《热加工工艺》4/I9 30CrMnSi钢的铸件要经过淬火加低温回火后才 能使用实验结果表明,加入稀土能显着地提高 30CrMnSi钢淬火回火后的综合机械性能,特别是冲 击韧性.而且还发现,加稀土后配合高温淬火处理, 韧性提高效果更加明显(见表3,4). Ia)丰蜘RE 图130CrMnSi铸锵的铸态组织SEM100x 袭3RE对3aCrMnSi钢lo50?水淬 200?回火后力学性能的影响 旺加人量hj口 HRC (wt%(MPa)(MPa}(‰}cJcm:) 0I570I2903639493 0】51700I4205156487 表4淬火温度对钢舶冲击韧性的影响 880?880?术滓l050?1050?束淬热处 理工艺 水淬200C回.^木淬200?回.^ RE加^量(wt%)0l0I50l0.150f0】50l015 冲击韧性(J/cm)7J1012l2512j1839J56 4结果分析 4.1稀土加入判金属液中蘸形成稀土夹杂物该夹杂 物熔点高,弥散分布在钢液中,其晶体结掏与 的结构错配度小,并又能减少形棱过冷度.因 ? 29? 此,稀土夹杂物可以起到异质晶桉作用.其次,稀土 为表面活性元素,可以降低钢曛的表面张力,吸附在 界面上阻止晶体长大而起到细化晶粒的变质作用,从 而细化了30CrMnSi钢的铸态晶粒. 加入稀土后,稀土容易富集于晶界,降低界面 能,削弱了铁素体在晶界形桉的优势,增加先若析铁 素体在晶界形桉的困难,使其难以沿晶界生长.而在 奥氏体晶界呈孤立状分布,从而消除了网状铁素体和 针状铙素体. 稀土艟提高铁素体和珠光体豆擞硬度的主要原因 是稀土的固溶强化作用.稀土的原子半径比铁的原子 半径大,所以微量固溶就可起刊强大的强化效果.而 且稀土原子的外层不饱和.援易与母体盘属发生杂化 作用,从而强化基体,提高其豆般硬度. 4.2稀土对钢的正火卷性能的影响主要是对珠光 体的影响.研究表明,钢中加入稀土,影响了铜中的 谗质再分配,增加C,Mn元素在钢中的固溶崖,降 低Ar,和界面蘸当Ar.降低.使得珠光体在更低的 温度下形桉长大,界面能降低.增加了珠光体团长大 的困难度,致使珠光体分散度增加,珠光体团中的渗 碳体片间距缩小(如图2),从而提高了钢的正火态的强 度和韧性. (a)不加RE(b)加RE 图2加与不加RE时的渗耐}体屠片TEM32000x 4.3由于稀土细化了30CrMnSi钢的铸态组织,必然 . 导致热处理后的组织细化.稀土在晶界上富集,在加 热过程中能阻止奥氏体晶粒长大,在冷却过程中降低 晶界能0,从而细化了钢的晶粒. . 30CrMnSi铸钢经淬火加低温回火后,其组织是 由不同比例的位错马氏体和挛晶马氏体组成.在不含 稀土的30C'rMnSi钢中,挛晶马氏体为大片挛晶,挛 晶条带较宽.稀土有降低奥氏体层错能的作用,使位 错马氏体数量明显增加(如图3,4),挛晶马氏体致量 明显减少,部分挛晶马氏体变成了位错马氏体,未转 变的李晶马氏体带变窄,亚结构为擞细李晶(如图5). 另外,稀土加入使马氏体板条间出现残余臭氏体 薄嚷(如图6).这种塑性好的薄膜存在,能进一步缓和 ? 3O? 应力集中,延援裂纹的形桉与扩展,从而使钢的抗冲 击能力提高. 图3{nrrMnSi钳中的板条马氏傩"I-EM32000x !):: ./(111 固4板条马氏傩和残余奥氏体标定囤 图530CrMnSiRE钢中的孪晶马氏体TEM40000× 一图630CrMnRE钢中的残余寞氏体膜TEM30000x 稀土加入钢中能提高强韧性的第四个主要原因是 改善夹杂物的形状,太小和分布.不加稀土时,硫化 物夹杂以?类为主(如图7),经能谱分析和电子探针分 析.?类夹杂是比例不同的氧化物和硫化物组成的低 熔点共晶体,在凝固后期密集分布在枝晶间和睁f续分 布在晶界上(如图8)I在较大区域内隔离基体,恶化钢 《热加工工艺》4/1992 的性能,特别对冲击韧性有害. 在钢中加入稀土后,形成了熔点高.呈弥散分布 的I类(球状)夹杂物,这类夹杂物为稀土复台夹杂(如 图9,l 因夹杂物的形状,大小和分布得到改善,消除了?类 夹杂对基俸的切割作用,钢的韧性大大得到改善.综 上几方面原因,使30CrMnSiRE钢的强韧性得刊提 图7不含RE钢中的?类袅杂SEM1500×图8?类夹杂的分布300× 圈9加人RE后形成的带土夹杂SEM2000x 从表4可知,30CrMnsi钢经1050?水淬+200 回火可得到最佳冲击韧性.这是由于稀土元素能推迟 包晶反应,而C,Mn等元素在一Fc中的扩散速度 大得多,要高1,2个数量级.包晶反应推迟有利于 元素的扩散.另处,穑土能使晶粒细化,缩小技晶臂 间距,减小了元素的扩散距离,使成分趋于均匀化, 必然使钢的韧性.塑性提高. 圉l130CrMaSi钢中的碳化物TEM40000× 稀土加入还影响回火过程中碳化物的析出.在 30CrMnSiRE钢中,碳化物在板条和块状马氏体内析 出,数景较多(如图11).若不加稀土,碳化物析出少 且分布不匀.由此可推出,回火碳化物析出减小了马 《热II艺》4/l992 图10稀土夹杂物的分布300 氏体的正方度,从而提高了钢的韧性. 5结论 (1)稀土能细化30CrMnSi耐磨铸钢的铸态组鲷, 消除针状和网状铁素体. (2)稀土能提高钢的综合力学性能,特别是使韧性 提高了44%. 减少挛晶马氏体的景,增加板条马氏体 (3)稀土能 的量,且使板条马氏体阃出现残余奥氏体薄膜,回火 过程中析出较多的细小弥散的碳化物. (4)稀土能改善钢中夹杂物的大小.形状和分布, 使?娄夹杂变为I娄夹杂. 参考文献 1HeZhenmingImprovedWork-hardeaiagAbilityaad WearResistanceofAustenitlcMaSteelUriderNoa-s~ vImpact-loadingCondit/oas.Wear.1987. 120.3l9. 2WiUanG.RareEarthAdditioniaContiaouslyCast Steel"JournalofMetal,1985(9)36 3郭士文.鬻土对Fc--25Cr-SAI的Zencr驰豫和晶界驰豫 的髟响.东北工学院,198IO)87. ? 31?