变质超高锰钢的冲击磨料磨损行为研究
时效处理对超高锰钢组织及力学性能的影响
基金项目:甘肃省自然科学基金(ZS0322B252024)。
收稿日期:2003211220收到初稿,2004203210收到修订稿。
作者简介:袁子洲(1964-),男,江苏泰兴人,副教授,博士生,主要从事消失模铸造、耐磨材料研究工作。
E 2mail :0931yuanzizhou @vip 1sina 1com时效处理对超高锰钢组织及力学性能的影响袁子洲,匡 毅,陈 彦,仇 珊(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃兰州730050)摘要:研究了时效处理工艺对超高锰钢的组织及小变形轴向压缩情况下的形变硬化能力的影响。
结果表明,适当的时效处理可以提高超高锰钢的形变硬化能力,硬化速率与起始硬度无关。
经时效处理的超高锰钢,真应力一真应变分段符合Hollomon 方程,具有双n 力学行为,小变形即可获得较高形变硬化。
关键词:超高锰钢;时效处理;形变硬化中图分类号:TG 14211;TG 161 文献标识码:A 文章编号:100124977(2004)0820602204E ffect of Aging Treatment on Microstructure and MechanicalProperties of Super 2high Manganese SteelY UAN Zi 2zhou ,K UANG Y i ,CHE N Y an ,QI U Shan(State Key Lab of Gansu New Non 2ferrous Metal Materials ,Lanzhou University of Science and Technolo gy ,Lanzhou 730050,Gansu ,China )Abstract :The effect of aging treatment on micro structure and strain hardening ability during the process of uniaxial small compressive deformation of super 2high manganese steel was investigated.The results showed that the strain hardening ability of super 2high manganese steel could beenhanced by appropriate aging treatment meanwhile the strain hardening ability was not relevant to initiative hardness.For the sup er 2high manganese steel treated by various aging techniques ,therelation between true stress and true strain accorded with hollomon e quation in sections ,behaving as double n ,getting excellent hardening under small compressive deformation.Keywords :super 2high manganese steel ;aging treatment ;deformation hardening 奥氏体高锰钢是一种广泛应用于冶金、矿山、建材等行业的优良抗磨材料。
变质处理对超高锰钢铸态和热处理组织的影响
钢铁981213
cs(Ti)＝0.10 %×0.05－0.52＝0.47 %
TiC生成的反应式为
［Ti］＋［C］＝TiC
(2)
其摩尔自由焓变化为
ΔG＝ΔG0＋RTlg〔aTiC/(a［Ti］a［C］)〕
奥氏体中，稀土元素铈的偏析系数高达0.925～0.956，在变质作用中占主导地位。碳虽是钢中常规元素，但其偏 析系数高达0.72～0.87［4］，在凝固过程中，总有一部分碳偏析于液固界面前沿，起细化晶粒的作用。
图 1 Mn17变质前后铸态与热处理组织 Fig.1 As-cast and heat treated microstructure before and after modification (a)、(b) 铸态；(c)、(d) 水韧处理；(a)、(c) 未变质处理；(b)、(d) 变质处理
变质元素可与钢中某些元素形成高熔点质点，其作为异质核心而细化组织。经透射电镜观察发现，超高锰 钢中的碳化物形貌大多类似于图2所示的情况。外形呈规则矩形，中心部位有一黑色核心。图2也显示了钛的分 部情况。能谱分析结果表明，核心处主要含Ce、Ti、Ca和S等元素，核心外主要含Ti元素(图3、表2)。由此可以 认为，黑色核心的主体为变质元素与硫生成的化合物，核心外为TiC。
件满足时，TiC也可独立形核，但要比依靠原始核心形核慢。钙和铈与硫的结合不但生成了高熔点的异质核 心，而且可降低硫的有害作用。在热处理的加热和保温过程中，主要是发生了低熔点碳化物的溶解、高熔点碳 化物的球化、晶界碳化物的粒化以及成分的均匀化，这使得热处理组织中的碳化物更加细小，其分布更加弥 散。
复合冲击磨损条件下高锰钢的腐蚀磨损行为及其交互作用
Ａｂ ｔａ ｔ Ｃ ｒ ｏ ｉ ｅ ｗｅ ｒ ｂ ｈ ｖ ｏ ｎ ｈ ｙ ｅ ｇ ｆ ｈ ｇ ｎ ａ ｅ ｅ ｓ ｅ ｌ ｎ ｅ ｔ ｔ ，ｏ ｙ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｒ ｓ ｖ ａ ｅ ａ ｉ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｎ ｒ ｙ ｏ ｉ ｈ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｔ ｅ ｕ ｄ ｒ ｓ ａ ｉ ｃ ｘ ｇｎ
第４ ４卷
第 １期
西 安 交通 ຫໍສະໝຸດ 大 学 学报 Ｖｏ１ ４ № １ ．４
２１ ０ ０年 １ 月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＡＮ Ｊ ＡＯＴＯＮＧ Ｉ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＶＥ Ｉ
Ｊ ｎ ２ １ ａ． ０ ０
复 合 冲 击 磨 损 条 件 下 高 锰 钢 的 腐 蚀 磨 损 行 为 及 其 交 互 作 用
ＪＡＮＧ ｈｕ ，Ｉ Ｑｉｇ ｉｇ，ＩＵ ｈ ｎ Ｉ Ｙｅ ａ ｄ ｎ ｎ ｎ Ｄｅ ｏ ｇ， Ｚ ＨＯＵ ｎ Ｒｏ ｇ
（ ｃ ｌｙ ｏ ｅ ｈ ｎｉａ ｎ ｅ ｔ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｋｕ ｍ ｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏｆＳ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ，Ｋｕｎ ｉ ｇ ６ ０ ９ Ｆａ ｕ ｔ ｆ Ｍ ｃ ａ ｃ ｌ ｄ Ｅｌ ｃ ｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｎ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｍ ｎ ５ ０ ３，Ｃｈ ｎ ） ｉ ａ
间存在 着一 定 的协 同促 进 作 用 ；在 冲 击 功 为 １Ｊ时 ， 互作 用 以磨 损 促进 腐蚀 为主 ； 冲击 功 为 交 在
２～ ４Ｊ时 ， 互 作 用 以 腐 蚀 促 进 磨 损 为 主 ． 交
关 键词 ：腐蚀 磨损 ； 交互作 用 ； 高锰 钢 ； 电化 学法 中图分 类号 ：ＴＧ１ ２ ７ 文 献标 志码 ：Ａ ７ ． 文章 编号 ： ２ ３９ ７ ２ １ ） １０ ０ —７ ０ ５ —８ Ｘ（ ０ ０ ０ — １ ５０
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》范文
《辙叉用高锰钢疲劳裂纹扩展行为的研究》篇一一、引言辙叉是铁路轨道系统的重要组成部分，承受着列车反复运行带来的巨大压力和摩擦力。
高锰钢因其出色的耐磨、抗冲击性能，在辙叉制造中得到了广泛应用。
然而，在高强度和高频率的应力作用下，高锰钢辙叉常常会出现疲劳裂纹，这严重影响了铁路运营的安全性和效率。
因此，研究高锰钢疲劳裂纹的扩展行为，对于提高辙叉的耐久性和可靠性具有重要意义。
二、材料与方法1. 材料选择实验采用的高锰钢材料是从市场采购的标准产品，具有优良的机械性能和耐磨性。
该材料在制造辙叉及其他铁路部件中有广泛应用。
2. 实验方法（1）通过金相显微镜观察和分析高锰钢材料的微观结构；（2）采用疲劳试验机对高锰钢试样进行疲劳测试，模拟实际使用条件下的应力状态；（3）利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）技术，观察和分析疲劳裂纹的形态及扩展情况；（4）建立数学模型，研究裂纹扩展与应力、时间等因素的关系。
三、结果与分析1. 微观结构分析高锰钢材料具有均匀、致密的微观结构，有利于提高材料的强度和耐磨性。
然而，在高强度和高频率的应力作用下，材料内部可能会出现微小的缺陷，如夹杂物、气孔等，这些缺陷是裂纹扩展的起点。
2. 疲劳裂纹扩展行为在疲劳测试过程中，高锰钢试样表面出现了明显的裂纹。
随着循环次数的增加，裂纹逐渐扩展，并呈现出一定的方向性。
SEM观察发现，裂纹扩展路径并非直线，而是在材料内部遇到了阻碍物后发生了转向或分叉。
这一现象表明裂纹扩展过程具有复杂的动态行为。
3. 裂纹扩展与应力、时间的关系通过数学模型分析发现，裂纹扩展速率与应力水平密切相关。
在高应力作用下，裂纹扩展速度较快；而在低应力作用下，裂纹扩展速度较慢。
此外，裂纹扩展速率还与时间有关，随着使用时间的延长，裂纹逐渐扩展并最终导致材料失效。
四、讨论高锰钢辙叉的疲劳裂纹扩展行为是一个复杂的过程，受到材料性能、应力水平、环境因素等多种因素的影响。
在研究过程中，我们发现以下几点值得关注：1. 材料内部缺陷对裂纹扩展的影响。
硼含量对超高锰钢组织和性能的影响
铸造
ＦＯＵＮＤＲＹ
Ｆｅｂ． ２００８ Ｖｏｌ．５７ Ｎｏ．２
硼含量对超高锰钢组织和性能的影响
何奖爱， 李书琴， 辛启斌， 杨中东 （ 东北大学材料与冶金学院， 辽宁沈阳 １１０００４）
摘要： 在超高锰钢中加入不同含量的硼 （ ０．００１ ５％￣０．００６ ０％） ， 随着硼含量的增加， 在热处理后金相组织中晶界碳化物
在低冲击磨料磨损条件下硼含量较高时可以提高
耐磨性， 这和硼的细化组织和强化晶界的作用有关。Ｂ
原子比碳原 子 大 ， 因 此 硼 原 子 在Ｆｅ３Ｃ中 置 换 固 溶 ， 导 致碳化物产生更 大的晶格歪斜， 所以Ｆｅ（３ ＣＢ） 的 显微
性能 硬度 （ ＨＢ）
Ｍｎ１８
Ａ１
Ａ２
Ａ３
Ａ４
２２１
２１３ ２１５ ２１５ ２１７
冲击韧性／ （ Ｊ·ｃｍ－２）
１６２
１８１ １９１ １７８ １６５
相对耐磨性
１
１．１６ １．４６ １．５１ １．９８
由表１可见， 不同含硼量超高锰钢试样的硬度在 ＨＢ ２１３￣２１７变化， 随硼含量增加硬度变化不大； 比未 加硼的超高锰钢硬度低。主要是由于未加硼超高锰钢 晶界碳化物较多， 而使其硬度提高。表１中， 当Ｂ含量 为 ０．００３ ０％ 时 ， 冲 击 韧 性 值 高 达 １９１ Ｊ／ｃｍ２， Ｂ 含 量 为 ０．００６ ０％时冲击韧性最低， 为１６５ Ｊ／ｃｍ２； 可见经水韧处 理后， 冲击韧性先升高后降低。这是由于钢中硼的含 量＜０．００５ ０％时有细化组织的作用， 数量过多时反而使 晶粒粗化。钢中硼含量较高时， 由于硼的分布不均匀， 局部区域硼富集， 能够形成含硼的共晶， 其中有硼化 铁 （ Ｆｅ２Ｂ） 、碳化物 和γ相 ， 这 些 共 晶 很 脆 ， 严 重 恶 化
变质高碳硼钢的冲击磨料磨损行为研究
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（ ． ａｅ ａ Ｓ ｉ ｃ １ Ｍ ｔ ｉ ｃｅ ｅ＆ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｈ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｌ ｏ ａ ｇＨ ｎ ｎ４ ０ ， ｈｎ ； ｒｌ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ， ｅ ａ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ， ｕ ｙｎ ｅ ａ ７ ０ ３ Ｃ ｉａ ｎ ｅ ｉ ｇ １
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时效及变质处理下高锰钢析出相的演变行为和性能
时效及变质处理下高锰钢析出相的演变行为和性能李良; 雷勇; 许晓嫦; 张奇【期刊名称】《《矿冶工程》》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】4页(P106-108,112)【关键词】高锰钢; 时效处理; 显微组织; 变质剂; 析出相【作者】李良; 雷勇; 许晓嫦; 张奇【作者单位】中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG156.92高锰钢由于其优越耐磨性和抗冲击载荷能力，因此广泛用作耐磨件，如:铁轨、研磨内衬、破碎机鄂板、锤头等［1］。
但由于其水韧后原始硬度低，在非强冲击载荷下不能得到充分硬化，从而影响了其耐磨性能。
改善高锰钢耐磨性能的方法有:合金化［2－4］，变质处理［5－7］以及沉淀强化［8－11］。
研究表明:变质剂是综合改善高锰钢的有效方法，而高锰钢中的析出相只要弥散均匀析出，高锰钢的原始硬度将大大提高，韧性却下降很少，从而提高了其耐磨性。
本文研究了变质剂对高锰钢时效组织和性能的影响，特别是对析出相的形貌、数量和分布的影响，从而制定合理的变质高锰钢时效处理工艺。
1 实验材料及方法实验用普通高锰钢化学成分(质量分数，%)为:C:0.9 ～1.5，Mn:11 ～14，Si:0.3 ～0.8，P:≤0.07，S:≤0.04。
在1 600℃左右加入稀土复合变质剂进行熔炼，然后铸锭。
锭坯经机加工后用80～120℃/h的速度加热到1 050℃迅速水韧，时效温度分别为:460，520和580℃，时效时间为1 h和2 h。
使用MLS－225磨粒磨损机进行磨粒磨损试验，冲击力40 N，磨粒为石英砂(20～40目)。
金相观察采用ZEISS－400MAT光学显微镜;使用sirion200场发射扫描电镜及附带的能谱仪(EDS)来观察断口和分析成分，加速电压为20 kV。
2 实验结果与讨论2.1 变质剂对高锰钢显微组织的影响2.1.1 高锰钢铸态组织图1分别为变质前后的高锰钢铸态金相组织。
60si2mn钢的冲击磨料磨损试验
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