超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高
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。
热处理工艺对钢材的组织和力学性能的优化和调控
热处理工艺对钢材的组织和力学性能的优化和调控热处理工艺是钢材加工中非常重要的一环，它能够对钢材的组织和力学性能进行优化和调控。
通过对钢材进行适当的加热、保温和冷却处理，可以改善钢材的力学性能，提高其强度、硬度、韧性等特性，从而满足不同应用环境的需求。
热处理工艺中的关键步骤主要包括加热、保温和冷却三个阶段。
在加热阶段，钢材被加热到一定温度，使其晶粒逐渐长大，晶界发生变化，原有的组织结构逐渐消失。
在保温阶段，钢材保持在一定的温度下，使其内部晶粒逐渐重新排列，形成新的组织结构。
在冷却阶段，钢材被快速冷却，使其内部组织变得均匀，晶粒细小，从而提高钢材的强度和硬度。
热处理工艺对钢材的组织和力学性能进行优化和调控的关键在于选择合适的加热温度、保温时间和冷却速度。
这些参数的选择将影响钢材的晶粒尺寸、晶粒形状、晶界结构等组织特征。
通常情况下，较高的加热温度和保温时间会使钢材的晶粒长大，从而降低其强度和硬度，但同时也能提高其韧性。
相反，较快的冷却速度通常可以使钢材的晶粒细小，提高其强度和硬度，但也可能降低其韧性。
热处理工艺的优化和调控可以根据具体钢材和应用需求来进行。
例如，在用于制作刀具的高速钢材中，为了提高其耐磨性和耐热性，常采用高温加热和快速冷却的工艺。
这样可以使钢材中的碳化物均匀分布，从而提高刀具的硬度和强度。
而对于用于制作弹簧的弹簧钢材来说，为了保持其一定的韧性和弯曲性能，通常采用中温加热和缓慢冷却的工艺，以避免晶粒长大和组织变脆。
此外，热处理工艺的优化和调控还可以通过钢材的淬火和回火处理来实现。
淬火是通过将钢材加热到透磁温度以上，然后迅速冷却来获得较高的硬度和强度。
回火是在淬火后，将钢材加热到较低温度下保持一段时间，以降低其内部应力，提高其韧性和可加工性。
总之，热处理工艺对钢材的组织和力学性能的优化和调控具有重要作用。
通过选择合适的加热温度、保温时间和冷却速度，以及采用淬火和回火等工艺，可以使钢材达到最佳的性能。
高强度钢板热轧工艺优化对板材的形变硬化行为和力学性能的影响
高强度钢板热轧工艺优化对板材的形变硬化行为和力学性能的影响随着工业技术的不断发展，高强度钢板的需求量也越来越大。
高强度钢板具有优异的力学性能，广泛应用于汽车、航空航天、船舶、建筑等领域。
热轧工艺是生产高强度钢板的主要工艺之一。
本文将以高强度钢板热轧工艺优化为研究对象，探讨其对板材的形变硬化行为和力学性能的影响。
高强度钢板的形变硬化是指材料在加工变形过程中，由于晶格滑移、晶格塑性变形和晶界滑移等因素引起的变形应力的积累，进而导致材料的强度增加。
热轧工艺在高温下通过大变形应变量和变形速率，能够有效地进行形变硬化。
通过调整热轧工艺参数，如轧制温度、轧制速度和轧制厚度等，可以改变板材的形变应变量和形变速率，从而影响其形变硬化行为。
热轧工艺优化对板材的形变硬化行为的影响主要表现在两个方面。
首先，通过调整轧制温度，可以影响晶界的滑移活动，进而改变晶粒的取向发展和织构形成。
较高温度下的轧制会使晶界的滑移活动增加，晶粒取向发展较好，织构形成较强。
这样一来，高强度钢板的晶界滑移阻力增大，晶粒取向和织构形成都会对板材的形变硬化起到促进作用。
其次，调整轧制速度和轧制厚度，能够调节材料的变形应变量和变形速率，从而影响形变硬化效果。
较大的变形应变量和变形速率会使材料中的变形应力积累增加，导致材料的强度增加。
除了形变硬化行为外，热轧工艺优化还能够影响高强度钢板的力学性能。
力学性能包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。
在热轧工艺优化中，通过调整轧制温度、轧制速度和轧制厚度等工艺参数，可以改变高强度钢板中的相组织和晶粒取向，进而影响其力学性能。
较低的轧制温度可以提高高强度钢板的屈服强度和抗拉强度，但会降低其延伸率。
较高的轧制速度和较小的轧制厚度同样可以提高高强度钢板的屈服强度和抗拉强度，但可能会导致板材的断裂延伸率降低。
因此，热轧工艺优化需要在平衡高强度和延伸性能之间进行权衡。
总之，高强度钢板热轧工艺优化对板材的形变硬化行为和力学性能有着重要影响。
钢的热处理工艺与力学性能优化
钢的热处理工艺与力学性能优化钢材作为一种重要的材料，在工程领域中起着关键作用。
而钢的热处理工艺对其力学性能的优化具有至关重要的影响。
本文将介绍钢的热处理工艺以及力学性能优化的方法，并探讨其在实际应用中的重要性。
一、钢的热处理工艺1.1 钢的淬火处理淬火是钢材热处理中最常用的工艺之一。
通过加热钢材到临界温度以上，保持一段时间后迅速冷却，可以使钢材的组织结构发生改变，从而达到强化材料的目的。
淬火可以使钢材的晶粒细化，提高硬度和抗拉强度，并且能够改善钢材的耐磨性和耐疲劳性能。
1.2 钢的回火处理回火是钢材淬火后采用加热处理方法。
通过将淬火后的钢材加热到临界温度以下，然后保温一段时间后冷却，可以使其硬度降低，同时提高韧性。
回火是为了解除淬火的内应力，使钢材在保持一定韧性的同时，降低脆性和提高塑性。
1.3 钢的正火处理正火是一种将钢材加热到临界温度以上并保温，然后自然冷却至室温的热处理方法。
正火工艺可以使钢材的晶粒得到均匀细化，提高硬度和强度，同时降低钢材的塑性。
正火处理适用于需要提高硬度和强度的情况，如机械零件等。
二、力学性能优化方法2.1 材料成分设计钢材的力学性能与其成分密切相关。
通过合理设计钢材的配方和成分比例，可以达到优化钢材力学性能的目的。
例如，通过增加合金元素的含量，可以提高钢材的强度和硬度。
而通过调整碳含量、热处理工艺等方式，可以获得更好的韧性和塑性。
2.2 热处理工艺优化除了前文提到的淬火、回火和正火等热处理工艺外，还有其他一些方法可以优化钢材的力学性能。
例如，采用复合热处理工艺，即先进行淬火再回火的处理方式，可以在保证硬度的同时提高钢材的韧性。
另外，采用不同的冷却速度和保温时间等参数也可以对钢材的性能进行调控，从而达到最佳的力学性能。
2.3 界面工程与涂层技术界面工程和涂层技术是另一种优化钢材力学性能的方法。
通过在钢材表面形成一层特殊的界面或涂层，可以提高钢材的耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性等特性。
铁路轨道用高锰钢抗超高应力疲劳和磨损技术及应用
铁路轨道用高锰钢抗超高应力疲劳和磨损技术及应用
高锰钢是一种具有较高的硬度、强度和耐磨性的钢材，常用于耐磨零件的制造。
在铁路轨道上，高锰钢常用于制造轨道板、扣件等耐磨零件。
为了提高铁路轨道的抗超高应力疲劳和磨损能力，可以采用以下技术和应用：
1. 热处理技术：通过热处理调整高锰钢的组织结构和性能，提高其耐磨性和抗疲劳性。
常见的热处理方法包括正火、淬火、回火等。
2. 表面处理技术：通过表面处理来增加高锰钢的硬度和耐磨性。
常见的表面处理方法包括渗碳、氮化、镀铬等。
3. 添加合金元素：在高锰钢中添加一定比例的合金元素，如铬、钼、钛等，可以提高其强度和耐磨性。
4. 新型材料应用：研发和应用新型高强度、高耐磨的材料，如高性能复合材料、陶瓷材料等，可以提高铁路轨道的耐磨性和抗疲劳能力。
5. 轨道结构改进：通过改进轨道结构设计，如增加轨道板的厚度、优化扣件结构等，可以提高铁路轨道的抗疲劳和耐磨能力。
综上所述，通过热处理、表面处理、合金元素添加、新型材料应用和轨道结构改进等技术和应用手段，可以大大提高铁路轨道用高锰钢的抗超高应力疲劳和磨损能力，延长其使用寿命。
mn13高锰钢的热处理工艺研究
mn13 高锰钢的热处理工艺研究
本文研究了 mn13 高锰钢的热处理工艺，包括热处理方法、加热温度、保温
时间、淬火温度等方面，以提高钢的弹性极限、力学性能和机械性能。
mn13 高锰钢是一种常用的弹簧材料，具有良好的弹性性能和机
械性能。
为了充分发挥这些性能，热处理工艺是非常关键的。
一般来说，弹簧的主要热处理工艺是淬火中温回火，以达到最好的弹性极限。
对于刀片等需要良好力学性能的制品，选择的热处理工艺是淬火高温回火，也称为调质处理。
在热处理过程中，加热温度和保温时间是非常重要的参数。
如果温度过高或保温时间过长，可能会导致钢的晶粒粗大、变形或开裂等问题。
因此，具体的加热温度和保温时间需要参考热处理手册，根据钢的具体情况进行调整。
淬火是热处理过程中的重要环节，它通过快速冷却来使钢的组织发生变化，提高钢的硬度和强度。
淬火温度的选择取决于钢的类型和所需性能。
对于 mn13 高锰钢，通常选择的淬火温度范围在 400-500°C 之间。
在淬火后，需要进行回火处理，以降低钢的硬度和提高其弹性极限。
回火温度的选择同样取决于钢的类型和所需性能。
对于 mn13 高锰钢，通常选择的回火温度范围在 200-300°C 之间。
总之，mn13 高锰钢的热处理工艺需要根据具体制品的需要进行
调整，以达到最佳的性能和质量。
高强钢板热处理工艺及其优化对策
高强钢板热处理工艺及其优化对策
高强钢板是一种具有高强度、高韧性和高耐磨性的钢材，广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。
然而，高强钢板的热处理工艺对其性能影响巨大，因此需要进行优化对策。
高强钢板的热处理工艺包括加热、保温和冷却三个过程。
其中，加热过程是将钢板加热到一定温度，使其达到相应的组织状态；保温过程是保持钢板在一定温度下一定时间，使其组织稳定；冷却过程是将钢板迅速冷却，使其组织变得致密。
优化高强钢板的热处理工艺，可以从以下几个方面入手：
1. 加热温度和保温时间的控制。
加热温度和保温时间对高强钢板的组织状态有着重要的影响。
过高的加热温度和过长的保温时间会导致钢板的晶粒长大，从而降低其强度和韧性。
因此，需要根据不同的钢板材质和要求，合理控制加热温度和保温时间。
2. 冷却速率的控制。
冷却速率对高强钢板的组织状态和性能也有着重要的影响。
过快的冷却速率会导致钢板的组织过于致密，从而影响其韧性；而过慢的冷却速率则会导致钢板的组织不够致密，从而影响其强度。
因此，需要根据不同的钢板材质和要求，合理控制冷却速率。
3. 热处理设备的优化。
热处理设备的性能和质量对高强钢板的热处理效果也有着重要的影响。
因此，需要选择性能稳定、质量可靠的
热处理设备，并进行定期维护和检修，以确保其正常运行。
优化高强钢板的热处理工艺，可以提高其性能和质量，满足不同领域的需求。
同时，需要注意热处理过程中的安全问题，确保工作人员的人身安全。
mn13高锰钢热处理工艺
Mn13高锰钢的铸态处理组织中除奥氏体相外，还有析出的碳化物。
为获得高韧性，必须予以热处理，以消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物。
Mn13高锰钢的含碳量通常为1.3%左右，要消除其铸态组织的碳化物，需将钢加热到1000℃以上，并保温适当时间，使其碳化物完全溶解，随后迅速冷却，这种热处理通常称为水韧处理。
水韧温度取决于铸钢成分，通常为1000～1100℃。
过高的水韧温度会导致铸件表面严重脱碳，而且奥氏体晶粒中和晶界上将析出共晶碳化物。
由于共晶碳化物是不能通过重新热处理来消除的脆性相，应尽量避免产生。
Mn13高锰钢铸件在入炉之前，铸件表面的粘砂、披缝和浇注冒口要清理干净。
粘砂对铸件加热或冷却都有隔热作用，使铸件加热和入水后的冷却不均匀，严重粘砂会降低铸件入水后的冷却速度，造成晶界碳化物重新析出。
披缝较薄，在热处理加热时会产生脱碳，水淬后转变成马氏体，马氏体相变体积膨胀，可能会使铸件基体受到拉应力而开裂。
Mn13高锰钢导热系数低，100℃以下为碳钢的1/4～1/6，600℃时为碳钢的1/2～5/7。
高锰钢的热膨胀系数大，为碳钢的2倍，500℃以上时更大。
虽然铸件在低温加热过程中无相变应力产生，但加热到300℃以上后会出现晶内和晶界上脆性碳化物增多的现象，有时会发生珠光体转变。
Mn13高锰钢辙叉结构复杂，同一铸件壁厚相差悬殊，铸件本身存在不小的铸造应力。
在热处理的加热或冷却过程中不同部位存在较大的温差，会产生热应力。
这样，热应力和铸造应力叠加，使辙叉产生裂纹。
因此，必须控制Mn13高锰钢辙叉的入炉温度和加热速度。
Mn13高锰钢辙叉的热处理分冷辙叉处理和热辙叉处理。
对于热辙叉，如果装入同一窑的所有辙叉的装窑温度基本和窑温一致，则这种工艺可以节约能源，提高效率。
但在实际生产中装窑温度很难与窑温一致，且相差较大，主要原因有：不同炉次的辙叉开箱水爆后在同一窑中进行热处理，造成同一窑中辙叉的初始温度不同；由于连续生产，每天窑的初始温度也不尽相同；季节性的温度变化导致辙叉与窑的温度变化较大；辙叉在窑内的排序不同会造成一定的温差。
高强度钢材的热处理工艺优化研究
高强度钢材的热处理工艺优化研究热处理是钢材加工过程中至关重要的一步，它可以改善钢材的力学性能和结构性能，使其能够满足不同应用领域的需求。
在高强度钢材的热处理中，工艺优化尤为重要。
本文将从热处理的基本原理、工艺优化的方法以及应用案例等方面探讨高强度钢材的热处理工艺优化研究。
一、热处理的基本原理热处理是通过控制钢材的加热温度、保温时间和冷却方式等参数来调整钢材的组织和性能。
在高强度钢材的热处理中，最常用的方法是淬火和回火。
淬火使钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体，从而获得较高的强度和硬度；回火则是将淬火后的钢材加热至较低的温度进行保温，以减轻内应力和提高韧性。
二、工艺优化的方法1. 工艺参数优化优化热处理工艺的第一步是确定合适的工艺参数。
这包括加热温度、保温时间、冷却速度等。
通过合理的参数选择，可以使钢材在热处理过程中取得最佳的力学性能和组织结构。
2. 微观组织分析微观组织分析是工艺优化的重要手段。
通过显微镜观察和图像分析，可以了解钢材的组织结构、相变规律以及可能存在的缺陷等信息。
这为工艺优化提供了重要的参考依据。
3. 热处理仿真模拟热处理仿真模拟是一种针对高强度钢材热处理工艺进行虚拟实验的方法。
通过建立数学模型并利用计算机软件进行仿真分析，可以预测钢材在不同工艺参数下的组织变化和性能表现。
这方面的研究可以为实际生产提供指导和参考。
三、应用案例1. 汽车轻量化领域在汽车轻量化领域，高强度钢材被广泛应用。
热处理工艺的优化可以提高钢材的强度和韧性，同时减轻材料的自重，从而实现汽车的轻量化和节能减排的目标。
2. 航空航天领域在航空航天领域，高强度钢材的应用要求较高的强度和耐腐蚀性。
通过优化热处理工艺，可以提高钢材的抗拉强度和抗腐蚀性能，以满足航空航天领域的使用需求。
3. 电力行业在电力行业，高强度钢材的使用可以提高输电线路的承载能力和抗震能力。
通过优化热处理工艺，可以提高钢材的力学性能和抗腐蚀性能，以确保电力设备的稳定运行。
高强钢板热处理工艺及其优化对策
高强钢板热处理工艺及其优化对策一、引言高强钢板因其优异的力学性能和成本效益，在工业生产中得到了广泛应用。
然而，高强钢板在制造过程中需要进行热处理，以达到所需的力学性能。
本文旨在介绍高强钢板热处理工艺及其优化对策。
二、高强钢板热处理工艺1. 预处理在进行高强钢板热处理前，需要进行预处理。
预处理包括去油、去锈、清洗等步骤，以确保表面干净无杂质。
2. 加热将预处理后的高强钢板放入加热炉中加热至所需温度。
加热温度根据不同的材料和要求有所不同。
3. 保温将加热后的高强钢板保持在所需温度下一定时间，以使其达到均匀的温度分布。
4. 冷却对于淬火工艺，需将高强钢板迅速冷却至室温或低于室温。
对于回火工艺，则需缓慢冷却至室温。
5. 清洗冷却后的高强钢板需要清洗，以去除表面的氧化物和其他杂质。
6. 检测对高强钢板进行力学性能测试，以确保其达到所需的力学性能指标。
三、高强钢板热处理优化对策1. 加热方式优化采用逐层加热方式，即先将高强钢板加热至较低温度，再逐步升温至所需温度，可以减少温度梯度对材料的影响，提高材料的均匀性。
2. 保温时间优化保温时间是影响高强钢板性能的重要因素。
过长或过短的保温时间都会影响材料的力学性能。
因此，需要根据不同材料和要求确定合适的保温时间。
3. 冷却方式优化冷却方式对高强钢板的力学性能有很大影响。
采用喷水冷却可以使淬火效果更好，但也容易导致变形和裂纹。
因此，在选择冷却方式时需要综合考虑各方面因素。
4. 清洗方法优化清洗方法对于高强钢板表面质量和耐腐蚀性有很大影响。
采用化学清洗可以去除表面的氧化物和其他杂质，但也容易导致腐蚀。
因此，在选择清洗方法时需要综合考虑各方面因素。
5. 检测方法优化采用先进的检测方法可以更准确地评估高强钢板的力学性能，提高生产效率和产品质量。
四、结论高强钢板热处理工艺及其优化对策对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。
在实际生产中，需要根据不同材料和要求选择合适的工艺和优化对策，以确保产品达到所需的力学性能指标。
超高强度钢材的合金设计与热处理工艺优化
超高强度钢材的合金设计与热处理工艺优化引言：随着科技的进步和工业的发展，对于材料的要求也越来越高。
在汽车、航空、航天等领域，对强度和轻量化材料的需求日益迫切。
超高强度钢材因其出色的力学性能和优良的可塑性成为了理想的候选材料。
然而，要实现超高强度钢材的工业应用并不简单，它需要优化的合金设计和热处理工艺。
本文将就这一主题展开讨论。
1. 合金设计：在合金设计方面，首先考虑的是基体元素的选择。
钢材通常以铁和碳为基体，因此，在超高强度钢材的设计中，我们需要保证足够的碳含量以提高强度。
同时，我们还可以引入合适的合金元素，如铬、镍、钼等，来调控材料的强度和塑性。
这些合金元素能够形成固溶、析出、相变等在材料中起到强化和细化晶界的作用，进而提升材料的力学性能。
除了基体元素和合金元素的选择外，合金设计还需要考虑相互作用。
不同的元素之间的化学作用会导致晶界的稳定性不同，进而影响材料的力学性能。
因此，在合金设计中，需要根据材料的使用环境和要求，合理选择合金元素的种类和含量，以实现优异的综合性能。
2. 热处理工艺优化：热处理工艺是超高强度钢材合金设计的必要补充。
通过合适的热处理工艺，可以提高材料的晶界强度、控制晶粒尺寸和分布、改善材料的本构关系等。
热处理工艺主要包括退火、淬火和回火等步骤。
退火是通过加热和冷却过程来调控材料的组织结构，使其达到最佳的力学性能。
合适的退火工艺可以消除材料内部的应力、提高晶体结构的稳定性，并增加晶界的强度。
淬火是将材料迅速冷却至室温以下，以快速强化晶体结构。
在淬火过程中，通过在材料中形成马氏体相，可以提高其硬度和强度。
回火是在淬火后对材料进行再加热处理，以调整材料的硬度和脆性，使其既有足够的强度又能具备一定的塑性。
在热处理工艺优化中，除了上述基本步骤外，还需要考虑加热速率、保温时间、冷却速率等参数的合理控制。
这些参数的选择与钢材的成分有关，需要通过实验和模拟方法来确定最佳的工艺条件。
结论：超高强度钢材的合金设计与热处理工艺优化是实现材料力学性能提升的关键。
超高锰钢热处理工艺及性能研究
Ｔａｂｌｅ２
不同热处理工艺条件超高锰钢的力学性能
ｗａｔｅｒ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒ—ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２．２
热处理工艺对超高锰钢组织和力学性能的影响 从表２中比较工艺１和２发现，经回火弥散强化的超高锰钢的强度、冲击韧性、硬度以及延伸率均比
谢敬佩等：
超高锰钢热处理工艺及性能研究
。２３‘
力学性能、金相和微观分析试样都从楔形块上制取，试样毛坯在高温箱式电炉中进行热处理。
１．３力学性能测试 在ＳＨＩＭＡＤ（岛津）ＺＵＡＧ—１２５０ＫＶ精密万能电子拉伸试验机上进行拉伸试验，改传统圆形拉伸试 样为板条状，利用线切割加工，避免切削加工过程中引起的硬化等问题，性能测试前进行砂纸打磨。金 属拉伸试验试样尺寸按ＧＢ２９７５切取。冲击试验在ＪＢ一３００Ａ摆锤式冲击试验机上进行，采用标准夏比 ｕ型缺口的冲击试样‘引。硬度测试采用ＨＢ一３０００布氏硬度试验机。 用配备了ＥＤＡＸ能谱仪的ＪＳＭ一５６１０ＬＶ型扫描电子显微镜观察超高锰钢的显微组织及冲击断口形貌。
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（１ ０００ Ｘ）
・２６・
２００８全国耐磨材料暨水泥矿山应用技术交流会
３
结论
（１）含合金元素Ｃｒ、Ｍｏ并经ＲＥ—Ｓｉ—Ｆｅ合金变质处理的超高锰钢在１ １００。Ｃ常规水韧处理后奥氏
体转变完全，晶粒均匀，晶内基本没有碳化物，晶界存在极少量未溶碳化物。冲击断口呈纤维状，综合力 学性能良好。 （２）经６００。Ｃ×６ｈ保温沉淀强化和回火弥散强化处理的超高锰钢晶粒度基本不变，晶内弥散析出细 小、均匀的颗粒状Ｍ，Ｃ，型碳化物，这些碳化物符合第二相强化原则，提高了超高锰钢的力学性能。 （３）优化出含合金元素Ｃｒ、Ｍｏ的超高锰钢最佳热处理工艺为：加热至１１００。Ｃ×４ｈ，水淬，再经２５０。Ｃ ｘ４ｈ回火处理。经过优化，奥氏体晶粒细小，晶内颗粒状碳化物均匀、弥散分布，力学性能得到显著提 高：ｏｒｂ＝９９４．５１Ｍｐａ‘，ｏｒ。＝４３０．９８Ｍｐａ，ｄｋ＝２６０Ｊ。ｅｍ～，ＨＢ＝２２７，８＝５５．０３％。与常规水韧处理相比ｏｒｂ 提高了１８．２％，ｏｒ。提高了７％，Ｏｔｋ提高了２２％，８提高了３０．３％，硬度提高了９．７％。 参考文献
超级马氏体不锈钢的热处理工艺优化研究
超级马氏体不锈钢的热处理工艺优化研究超级马氏体不锈钢是一种具有优异综合性能的新型材料，在航空航天、能源等领域具有广泛的应用前景。
热处理工艺是影响超级马氏体不锈钢性能的重要因素之一。
本文旨在优化超级马氏体不锈钢的热处理工艺，以提高其力学性能和耐腐蚀性。
首先，研究表明，超级马氏体不锈钢的热处理工艺对其力学性能具有显著影响。
适当的固溶温度和固溶时间是确保超级马氏体不锈钢组织均匀、晶粒细小的关键。
通过控制固溶温度和时间，可以有效减少碳化物和硫化物的析出，提高合金的强度和韧性。
此外，在固溶处理过程中，采用快速冷却的淬火工艺，有助于形成更多的马氏体组织，并提高材料的强度和耐蚀性。
其次，针对超级马氏体不锈钢的时效处理，研究发现，适宜的时效温度和时效时间能够进一步提高超级马氏体不锈钢的性能。
在时效处理中，合适的温度可以促进析出相的形成和晶粒长大，从而提高材料的强度和硬度。
同时，适当的时效时间也起到重要作用，过长或过短的时效时间都可能导致析出相的质量下降。
因此，通过优化时效温度和时效时间，可以进一步提高超级马氏体不锈钢的力学性能和耐腐蚀性。
此外，超级马氏体不锈钢的表面处理对其性能也有重要影响。
采用适当的表面处理工艺，可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性。
常用的表面处理方法包括机械抛光、化学处理和电解抛光等。
机械抛光能够去除材料表面的粗糙度，提高表面光洁度。
化学处理主要通过酸洗、钝化等方法改变材料表面的化学性质，从而提高其耐腐蚀性。
电解抛光则能够获得更加光滑的表面，并提高材料的机械性能。
因此，合理选择表面处理工艺对超级马氏体不锈钢的性能改进至关重要。
最后，超级马氏体不锈钢的热处理工艺优化还需要考虑经济性和可操作性。
合理控制热处理过程中的参数，包括温度、时间、冷却速率等，能够在保证性能提高的同时，减少能源消耗和生产成本。
此外，热处理工艺的可操作性也是优化过程中需要考虑的因素，通过合理的设备选择和工艺流程设计，可以提高生产效率和稳定性。
高锰铸钢的高温形变热处理及其组织和力学性能
高锰铸钢的高温形变热处理及其组织和力学性能王琳;马华;陈晨;张福成;畅国纪;刘恒亮【摘要】高温形变热处理是将高温变形与淬火等热处理工序相结合以提高材料力学性能的热处理工艺.对含1.11％C、13.1％Mn、0.42％Si、0.047％P和0.006％S(质量分数)的高锰铸钢试样分别于1 050℃保温2h水淬即水韧处理,和于1 050℃压缩变形20％和25％再1 050℃水淬即高温形变热处理.随后检测了试样的显微组织、力学性能和低周疲劳寿命.结果表明:与仅仅水韧处理的高锰铸钢相比,经高温形变热处理的高锰铸钢晶粒明显细小,孔洞等缺陷减少,并且随着压缩变形量的增大,钢的晶粒更加细小,组织更加致密,力学性能和低周疲劳寿命均大幅度提高.高温压缩变形25％的高锰铸钢的性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别达927 MPa和50.7％,低周疲劳寿命较原始状态的钢提高了50％以上.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】6页(P40-44,58)【关键词】高锰铸钢;高温形变热处理;显微组织;力学性能【作者】王琳;马华;陈晨;张福成;畅国纪;刘恒亮【作者单位】燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心,河北秦皇岛066004;中铁山桥集团有限公司,河北秦皇岛066000;中国铁建重工集团道岔分公司,湖南株洲412005【正文语种】中文高锰钢具有优异的加工硬化特性和强韧性配合[1]，被广泛用于制造承受冲击磨损的零件，如矿山、建材、冶金、军工和铁路等行业的耐磨件[2- 4]。
高锰钢工程构件一般通过铸造成型，经简单热处理后直接使用。
热处理工艺的优化实现材料性能的最大化
热处理工艺的优化实现材料性能的最大化热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等一系列工序对材料进行控制和调整，以达到改善材料性能的目的。
在材料加工和制造过程中，热处理工艺的优化对于提高材料的强度、硬度、韧性等性能具有重要意义。
本文将探讨热处理工艺的优化实现材料性能的最大化。
1. 了解材料的热处理特性在热处理工艺优化之前，我们首先需要了解所使用材料的热处理特性。
不同材料对于热处理的响应会有所不同，因此需要对材料的组成、结构、相变温度等进行全面的分析和评估。
通过实验室测试和材料性能测试，可以确定针对该材料的最佳热处理工艺。
2. 设计合适的加热和保温曲线加热和保温曲线是热处理工艺中的重要参数，对于材料性能的改善起着决定性的作用。
通过合适的加热速率、保温时间和保温温度，可以有效控制材料的晶粒尺寸、晶界分布和析出相的形成。
在确定加热和保温曲线时，需要考虑材料的熔点、固溶度、相变温度等因素，以实现最佳的材料性能。
3. 选择适当的冷却方式冷却方式对于热处理工艺的效果同样至关重要。
不同的冷却速率会导致材料的组织结构发生变化，从而影响材料的力学性能。
通常可以采用自然冷却、油冷、淬火等不同的冷却方式。
在选择冷却方式时，需要考虑材料的组成、尺寸和所需性能，以及冷却介质的有效性和可行性。
4. 实施热处理工艺优化通过对材料的热处理特性、加热和保温曲线以及冷却方式的深入了解，可以实施热处理工艺的优化。
这需要通过实验和观察，不断调整和改进热处理参数，以实现材料性能的最大化。
同时，需要注意对每一次实施热处理的情况进行记录和分析，以便在后续的热处理工艺中进行参考和改进。
5. 评估热处理后的材料性能完成热处理工艺后，需要对处理后的材料进行性能测试和评估。
这可以通过金相显微镜观察、硬度测试、拉伸试验等手段来进行。
通过对处理后材料性能的评估，可以判断热处理工艺的优化效果，并针对不足之处进行改进。
总结起来，热处理工艺的优化实现材料性能的最大化需要深入了解材料的特性，并设计合适的加热和保温曲线以及冷却方式。
高锰铸钢的高温形变热处理及其组织和力学性能
高锰铸钢的高温形变热处理及其组织和力学性能作者：刘江来源：《装备维修技术》2020年第11期摘要：从整个高温形变热处理操作之中能够看出，主要是将高温变形和淬火等处理工序结合在一起，以此来强化材料力学性能，完善主体热处理工艺，之后对试样显微组织和力学性能等进行全面研究，为后续工作的开展创造有利条件。
本文根据以往工作经验，对试验材料与方法进行总结，并从变形组织、力学性能、低周疲劳性能三方面，论述了试验结果与分析。
关键词：高锰铸钢;高温形变;热处理;力学性能高猛钢在应用过程中，具备明显的高硬化特征和强韧性特点，在承受冲击磨损的零件制作之中十分常见，如冶金、军工等等。
高锰钢工程构件主要以铸造成型为主，在简单热处理之后，便可以直接进行应用。
但高锰钢自身碳含量较高，结晶速度快，容易出现粗大的结晶组织。
1试验材料与方法该项试验中的试验材料选择主要是大气环境之中冶炼的高猛铸钢，实际截面尺寸为200×200mm，具体化学成分为1.11C，13.1Mn，0.42Si以及0.006S。
之后在高温形变热处理工艺实施过程中，工作人员可以先将3块试样岁炉升温到1050℃，随后保温2h，之后让其中1块试样直接实现水韧处理，将另外两块分别压缩变形20%和25%，在1050℃保温30min，做好水韧处理。
工作人员也可以利用电火花线切割机，在试样变形表面下5mm进行取样操作，加工成标距为25mm、直径为5mm的拉伸试样。
一般情况下，试样相同部位取样并加工成标距为10mm、直径为5mm的疲劳试样，使用MTS液压伺服试验机开展低周疲劳试验操作。
为了呈现出更好的效果，工作人员在疲劳试验开展前，用砂纸将试样打磨好，避免对后续疲劳性能产生影响。
该类试验过程主要采用的是应变控制方式进行，让应变速率始终处于合理状态下。
在试样相同部位应进行切取试块操作，在打磨抛光后，使用4%的硝酸酒精溶液进行腐蚀，在光学显微镜下观察其内部组织变化情况。
浅谈高强钢板热处理工艺的优化.docx
浅谈高强钢板热处理工艺的优化随着全球能源的紧缺，节能降耗是钢铁企业日程项目之一。
本文在保证调质后钢板的性能前提下，主要研究高强钢板在淬火炉中加热与保温时间的控制，来调节淬火炉与回火炉的进钢速度。
通过提高淬火炉与回火炉有效作业率，缩短在炉时间，提高产量，节能降耗。
一、试验材料本实验为高强690系列钢板，本次实验使用一块订货厚度16mm 的大板A共4块子板做试验。
钢板性能全部合格后，小批量试生产，性能合格率达99%后批量生产。
二、试验方案分析及结果对比(一)试验方案分析本实验主要针对≤20mm厚高强薄板进行工艺改进。
例如：对厚为16mm的钢板，经计算淬火时间为48min，回火时间为36.8min。
淬火时间长于回火时间，连续生产薄板时导致淬火炉出钢板速度跟不上回火炉进钢板速度，影响了生产效率。
为了提高生产效率，降低淬火炉能耗，通过缩短高强薄板淬火炉在炉时间试验，优化高强钢板调质工艺，并验证出炉后钢板的性能，确定新工艺。
(二)试验结果对比高强板合同要求屈服强度≥700MPa，抗拉强度780-940MPa，延伸率≥16%，冲击单个≥33J，平均≥47J。
试验钢板性能皆满足合同要求，且与原工艺对比钢板相比，性能变化不大。
三、高强钢板淬火工艺优化(一)新工艺批量生产到2017年2月底，钢已经进炉124块子板，27块代表板，性能全部合格。
1、小批量试验高强690钢板性能结果为防止出现大批量性能不合现象，按照新工艺小批量试验三批，性能如表1所示：由上表可得出，小批量试验高强板屈服强度富余量150MPa左右，抗拉强度下限富余量100MPa左右，上限富余量60MPa 左右，性能稳定，皆满足合同要求。
2、批量试验高强690钢板性能结果鉴于再次试验性能无异常，再次批量按照新工艺进炉，性能情况如下图1所示：(1)此批次采用的两个内部钢种AAA和AAB的拉伸性能都满足要求，比较稳定，并且强度性能均位于中线偏上，有进一步优化空间。
超高强度工程结构用钢的热处理工艺优化
2561 试验材料与试验方法首先进行热处理工艺之前要准备好工程材料，其中包括碳含量为2.02%的纯铁、硅含量为75%的硅铁、碳含量为5%和硅含量为2%的生铁以及不定含量金属材料，比如铬。
试验方法主要是利用感应电熔以及对熔渣进行再电熔的过程，制作产物就为超高强度工程结构用钢锭。
随后根据该产物的组成成分进行X射线荧光光谱仪和硫磷分析仪测试，按照200mm×100mm×8mm的规格进行切割，最后将试样置于RX3-45型热处理炉中进行热处理。
2 试验结果及分析2.1 显微组织首先就是在各种类型下的工艺处理产生的工程结构用钢的显微组织照片，在通过三种情况下的处理方法对于超高强度结构用钢的显微组织都会出现一定的作用效果，并且显著程度较高。
第一就是预先热处理工艺，如果将温度控制到900℃，并且持续加温4h的等温退火方式，这种情况下与传统的预先热处理结果进行比对，晶粒的活跃度是能够明显的观察出来的。
第二就是淬火处理工艺时，对于温度的把控有严格的要求，能够有效的控制在准确的范围内，这样以来，受环境问题的影响，在生成超高强度工程结构用钢时会更有效的限制奥氏体晶体的长大，更明确的观察到结构用钢的晶体大小更容易细化，到达理想的尺寸大小的要求。
在进行淬火处理工艺的过程中，难免会出现温度控制不好的情况，那么当温度超过了预期标准的情况下，在淬火的产物当中的碳化物含量就会降低，所以对奥氏体晶粒的成长干扰作用就会降低，那么最终结构用钢的晶粒尺寸也会变大，导致结构用钢相关性能降低；当淬火处理工艺温度没有达到预期标准时，在淬火的产物当中的碳化物含量就会升高，大量的碳化物的堆积也未必能有效的干扰奥氏体晶粒的长大，反而是导致生成物内的化学元素含量不均匀，由此会出现部分区域热量升高的现象，同样也使得超高强度工程结构用钢性能的下降。
2.2 拉伸性能随后选取不同处理热处理工艺的超高强度工程结构用钢进行室温的拉伸性能的测试实验，由此可知，超高强度工程结构用钢的拉伸性能的大小受热处理工艺的影响还是比较明显的。
高强钢板热处理工艺及其优化对策
高强钢板热处理工艺及其优化对策引言高强钢板作为一种具有高机械强度和优异耐腐蚀性能的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
然而，高强钢板的性能与其热处理工艺密切相关。
本文将探讨高强钢板的热处理工艺及其优化对策，以提高高强钢板的材料性能和使用寿命。
热处理工艺的基本原理高强钢板的热处理工艺是通过控制钢板的加热温度、保温时间和冷却速率，改变其晶体结构和组织状态，从而影响钢板的力学性能和耐蚀性能。
加热处理1.加热温度的选择：–钢板的加热温度应根据材料的组成和所需的性能来确定。
–通常，高强度需要较高的加热温度，但过高的温度可能引起晶粒长大和过度回火。
2.保温时间的控制：–保温时间应根据钢板的厚度和组织状态来确定。
–过短的保温时间可能导致组织不完全相变，影响钢板的性能；过长的保温时间可能引起晶粒长大和过度回火。
冷却处理1.冷却速率的选择：–冷却速率应根据材料的组成和所需的性能来确定。
–通常，较高的冷却速率可以获得较高的强度，但过高的速率可能引起应力集中和变形失控。
2.冷却介质的选择：–冷却介质可以是气体、水、油等。
–不同的冷却介质对钢板的性能有不同的影响，需要根据具体情况进行选择。
热处理工艺的优化对策为了提高高强钢板的性能和使用寿命，需要优化其热处理工艺。
下面提出一些建议的优化对策。
优化加热处理1.控制加热温度：–通过合理选择加热温度，可以使钢板达到所需的强度和韧性要求。
–需要进行温度测量和温度控制，以避免温度过高或过低。
2.优化保温时间：–通过合理控制保温时间，可以使钢板获得更好的组织状态。
–需要进行保温时间的测试和分析，以确定最佳保温时间。
优化冷却处理1.控制冷却速率：–合理选择冷却速率，可以使钢板达到所需的强度和韧性要求。
–需要进行冷却速率的测试和分析，以确定最佳冷却速率。
2.选择适当的冷却介质：–不同的冷却介质对钢板的性能有不同的影响。
–需要根据钢板的具体要求和使用环境选择最合适的冷却介质。
优化工艺控制1.优化温度和时间控制系统：–提升温度和时间控制系统的精度，以实现更精确的加热和保温。
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表２ 不同热处理工艺条件超高锰钢的力学性能
Ｔａｂｌｅ ２ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒ ｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒ － ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ
ｓｔｅｅｌ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｗａｔｅｒ ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｔｒ ｅａｔｍｅｎｔ
工艺 热处理工艺参数 σｂ／ＭＰａ σｓ／ＭＰａ （δ％） α（ｋ／ Ｊ·ｃｍ－）２ ＨＢ
的各种碳化物及共析组织全部溶解，形成单一奥氏体 固溶体；随后在奥氏体从高温冷却的过程中，碳脱溶 而析出含合金元素的碳化物，或者奥氏体冷却过程中 分解产生的共析组织中含合金元素的碳化物。目的是 通过热处理使奥氏体基体中析出弥散分布的第二相， 强化基体，提高材料抗磨料磨损的能力。试验的具体 热处理方案和对应的力学性能如表２所示。
随着现代工业的发展，在冶金、矿山等行业不断 出现大型设备，如采矿、破碎、挖掘设备等，其抗磨
配件重达几吨到几十吨，有效厚度均在１００ ｍｍ以上， 传统高锰钢（ ＺＧＭｎ１３） 的热处理工艺、力学性能和耐 磨性已不能满足这些大型厚壁耐磨件的要求［４］。经本课 题组长期以来对耐磨材料的研究并跟踪厂家使用情况， 超高锰钢代替传统的高锰钢能满足抗磨件大型化的需 要，在高应力、强冲击工况条件下具备优异抗磨性能、 高韧性、高水韧化能力，使用过程中使厂家获得了良 好的工程效果和经济效益。
在ＳＨＩＭＡＤ（ 岛津） ＺＵＡＧ－Ｉ２５０ＫＮ精密万能电子 拉伸试验机上进行拉伸试验，改传统圆形拉伸试样为 板条状， 利用线切割加工，避免车削加工困难及引起 加工硬化等问题，性能测试前用砂纸打磨。金属拉伸 试验试样尺寸按 ＧＢ２９７５切取。冲击试验在ＪＢ－３００Ａ摆 锤式冲击试验机上进行，采用标准夏比Ｕ型缺口的冲 击试样［７］。硬度测试采用ＨＢ－３０００布氏硬度试验机。用 配备了ＥＤＡＸ能谱仪的ＪＳＭ－５６１０ＬＶ型扫描电子显微镜 观察超高锰钢的显微组织及冲击断口形貌。透射样品 经Ｇａｔｏｎ ６９１ ＰＩＰＳ离子减薄仪减薄后在日立Ｈ－８００透射 电镜上观察强化相的形态。
!"
Ｏｃｔ． ２００６ Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．１０
铸造
ＦＯＵＮＤＲＹ
·１０６７·
!"
!!!!!" 应用技术
超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高
!!!!!"
闫 华１，谢敬佩１，王文焱１，李继文１，王爱琴１，张东海２，王 伟２
（ １．河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳 ４７１００３； ２．鞍钢集团鞍山矿山机械制造厂，辽宁鞍山 １１４０４２）
Ｐ ｒｏｐｅ ｒｔｉｅ ｓ Ｅｎｈａ ｎｃｅ ｍｅ ｎｔ ｏｆ Ｓ ｕｐｅ ｒ－ｈｉｇｈ Ｍａ ｎｇａ ｎｅ ｓ ｅ Ｓ ｔｅ ｅ ｌ
ＹＡＮ Ｈｕａ １， ＸＩＥ Ｊ ｉｎｇ－ｐｅ ｉ１， ＷＡＮＧ Ｗｅ ｎ－ｙａ ｎ１， ＬＩ Ｊ ｉ－ｗｅ ｎ１， ＷＡＮＧ Ａｉ－ｑｉｎ１， ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ－ｈａ ｉ２， ＷＡＮＧ Ｗｅ ｉ２ （１．Ｃｏｌｌｅ ｇｅ ｏｆ Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｈｅ ｎａ ｎ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ ｏｆ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｕｏｙａ ｎｇ ４７１００３， Ｈｅ ｎａ ｎ， Ｃｈｉｎａ ； ２．Ａｎｇａ ｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ａｎｓ ｈａ ｎ Ｍｉｎｉｎｇ－ｍａ ｃｈｉｎｅ ｒｙ ａ ｎｄ Ｍａ ｎｕｆａ ｃｔｕｒｉｎｇ Ｐ ｌａ ｎｔ， Ａｎｓ ｈａ ｎ １１４０４２， Ｌｉａ ｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ ）
序号
１ １ １００ ℃×４ ｈ，水淬 ８４１．０５ ４０２．８７ ４２．２４ ２１３ ２０７
１ １００ ℃×４ ｈ，水淬
２
９９４．５１ ４３０．９８ ５５．０３ ２６０ ２２７
＋ ２５０ ℃×４ ｈ，空冷
１ １００ ℃×４ ｈ，水淬
３
８８５．４０ ４１８．３４ ４７．４３ ２３０ ２２５
＋ ３５０ ℃×４ ｈ，空冷
摘要：优化了含Ｃｒ、Ｍｏ及ＲＥ－Ｓｉ－Ｆｅ变质处理超高锰钢的热处理工艺，研究了超高锰钢不同温度回火处理后的组织和力
学性能。结果表明，沉淀（ 弥散） 强化使奥氏体晶内析出了弥散颗粒状Ｍ２３Ｃ６型碳化物，强化了奥氏体基体。优化出超 高锰钢的最佳热处理工艺为，加热至１１００ ℃保温４ ｈ，水淬，再经２５０ ℃保温４ ｈ，空冷。该热处理工艺条件下奥氏体晶 粒细小，晶内颗粒状碳化物均匀、弥散分布，力学性能得到显著提高，即σｂ＝９９４．５１ ＭＰａ，σｓ＝４３０．９８ ＭＰａ，αｋ＝２６０ Ｊ／ｃｍ２，ＨＢ２２７，δ＝５５．０３％。与常规水韧处理相比σｂ提高了１８．２％，σｓ提高了７％，αｋ提高了２２％，δ提高了３０．３％，硬度提 高了９．７％。
·１０６８·
ＦＯＵＮＤＲＹ
Ｏｃｔ． ２００６ Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．１０
处理工艺，可以提高材料的强韧性、耐磨性和加工硬
化能力。考虑Ｃｒ含量超过２．５％会使韧性下降，将Ｃｒ含
量选择在１％～２％之间。钼的加入能提高大截面铸件的
抗裂纹能力和水淬质量，但钼铁较昂贵，因此控制在
１％以下。碳量高可提高硬度和耐磨性，但钢的强度、
２ 试验结果与分析
２．１ 超高锰钢热处理工艺方案及力学性能 高锰钢的水韧处理大致有两种类型，即常规水韧
处理和沉淀强化［３－ ４］。本试验中，超高锰钢加了合金元 素Ｃｒ和Ｍｏ，水淬温度较一般高锰钢提高３０～５０ ℃，所 以将水韧温度定为１ １００ ℃。分别进行常规水韧处理和 沉淀（ 弥散） 强化处理。沉淀强化热处理的原则是先 进行固溶处理，消除铸态网状碳化物，使铸态组织中
１ １００ ℃×４ ｈ，水淬
４
８０１．８２ ４０２．６６ ３３．２８ ２０１ ２２９
＋ ４５０ ℃×４ ｈ，空冷
２．２ 热处理工艺对超高锰钢组织和力学性能的影响 比较表２中工艺１和工艺２可知，经回火弥散强化的
超高锰钢的强度、冲击韧性、硬度以及伸长率均比常 规水韧处理（ 工艺１） 的高。与不回火相比，经２５０ ℃ 回火后σｂ提高了１８．２％，σｓ提高了７％，αｋ提高了２２％，δ 提高了３０．３％，硬度提高了９．７％。比较工艺１和工艺３可 以看出，１ １００ ℃水韧处理后经３５０ ℃保温４ ｈ回火处 理，与不回火相比超高锰钢的强度、冲击韧性和硬度 均得到提高；但与２５０ ℃回火相比，综合性能有所下 降。比较工艺１、工艺４可知，１ １００ ℃水韧４５０ ℃保温 ４ ｈ回火处理后超高锰钢抗拉强度、伸长率及冲击韧性 与不回火相比有所下降，屈服强度基本不变，硬度有 所 提 高 。 综 合 分 析 可 知 ， 超 高 锰 钢 在 ２５０℃ 回 火 条 件 下，综合性能最好；σｂ＝９９４．５１ ＭＰａ，σｓ＝４３０．９８ ＭＰａ， αｋ＝２６０Ｊ／ｃｍ２，ＨＢ２２７，δ＝５５．０３％。
由英国的Ｒ．Ａ．Ｈａｄｆｉｅｌｄ于１８８２年发明的高锰钢是历 史最悠久的耐磨材料。高锰钢作为耐磨材料，在抵抗 强冲击、大压力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面， 其优异的耐磨性是其他材料所无法比拟的。在较大的 冲击载荷或接触应力作用下，其表层迅速产生加工硬 化，并有高密度位错和形变孪晶相继生成，从而产生 高耐磨的表面层，而此时内层奥氏体仍保持着良好的 韧性。高锰钢的这种加工硬化特性使其长期以来广泛 应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械 装备中［１－ ５］。
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｅ ｈｅ ａ ｔ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｏｆ ｓ ｕｐｅ ｒ－ｈｉｇｈ ｍａ ｎｇａ ｎｅ ｓ ｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ ｗｉｔｈ ＲＥ－Ｓ ｉ－Ｆｅ ｍｏｄｉｆｉｃａ ｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａ ｉｎｓ ａ ｌｌｏｙｉｎｇ ｅ ｌｅ ｍｅ ｎｔｓ Ｃｒ ａ ｎｄ Ｍｏ ｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｄ ａ ｎｄ ｔｈｅ ｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ａ ｎｄ ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ ｐｒｏｐｅ ｒｔｉｅ ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ ｂｙ ｄｉｆｆｅ ｒｅ ｎｔ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ａ ｒｅ ａ ｌｓ ｏ ｓ ｔｕｄｉｅ ｄ． Ｔｈｅ ｅ ｘｐｅ ｒｉｍｅ ｎｔ ｒｅ ｓ ｕｌｔｓ ｓ ｈｏｗ ｔｈａ ｔ ａ ｆｔｅ ｒ ｐｒｅ ｃｉｐｉｔａ ｔｉｏｎ （ｄｉｓ ｐｅ ｒｓ ｉｏｎ） ｓ ｔｒｅ ｎｇｔｈｅ ｎｉｎｇ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ， ｔｈｅ ｓ ｅ ｃｏｎｄ－ｐｈａ ｓ ｅ ， ｃａ ｒｂｉｄｅ ｐａ ｒｔｉｃｌｅ ｓ Ｍ２３Ｃ６ ａ ｒｅ ｄｉｓ ｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｕｓ ｔｅ ｎｉｔｉｃ ｇｒａ ｉｎｓ ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｔｅ ｎｓ ｉｆｙ ｔｈｅ ａ ｕｓ ｔｅ ｎｉｔｉｃ ｍａ ｔｒｉｘ ｏｆ ｔｈｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａ ｌ ｈｅ ａ ｔ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ ｉｓ ｔｒｅ ａ ｔｅ ｄ ｂｙ ｗａ ｔｅ ｒ ｔｏｕｇｈｅ ｎｉｎｇ ａ ｔ １１００ ℃ ａ ｎｄ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ ａ ｔ ２５０ ℃ ｆｏｒ ４ ｈｏｕｒｓ ． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓ ｕｐｅ ｒ－ｈｉｇｈ ｍａ ｎｇａ ｎｅ ｓ ｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ ｉｓ ｆｉｎｅ ｃａ ｒｂｉｄｅ ｐａ ｒｔｉｃｌｅ ｓ ｒｅ ｌａ ｔｉｖｅ ｌｙ ｅ ｖｅ ｎ ｐｒｅ ｃｉｐｉｔａ ｔｉｎｇ ｉｎ ａ ｕｓ ｔｅ ｎｉｔｉｃ ｍａ ｔｒｉｘ， ａ ｎｄ ｉｔｓ ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ ｐｒｏｐｅ ｒｔｉｅ ｓ ｉｓ ｅ ｎｈａ ｎｃｅ ｄ ｄｒａ ｍａ ｔｉｃａ ｌｌｙ： σｂ＝９９４．５１ＭＰ ａ ， σｓ＝４３０．９８ＭＰ ａ ， αｋ＝２６０Ｊ ／ｃｍ２， ＨＢ２２７， δ＝５５．０３％． Ｃｏｍｐａ ｒｅ ｄ ｗｉｔｈ ｔｈａ ｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅ ｎｔｉｏｎａ ｌ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ， ｔｈｅ σｂ， σｓ， αｋ， δａ ｎｄ ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ａ ｒｅ ｉｎｃｒｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｂｙ １８．２％ ， ７％ ， ２２％， ３０．３％， ａ ｎｄ ９．７％ ｒｅ ｓ ｐｅ ｃｔｉｖｅ ｌｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： ｈｅ ａ ｔ ｔｒｅ ａ ｔｍｅ ｎｔ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ； ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ ｐｒｏｐｅ ｒｔｉｅ ｓ ； ｓ ｕｐｅ ｒ－ｈｉｇｈ ｍａ ｎｇａ ｎｅ ｓ ｅ ｓ ｔｅ ｅ ｌ