低合金耐磨钢的组织与性能
回火工艺对低合金耐磨钢组织与性能的影响
回火工艺对低合金耐磨钢组织与性能的影响马玉喜郭斌欧阳珉璐陶军晖宋畅胡敏徐进桥（武汉钢铁(集团)公司研究院, 武汉 430080）摘 要 用金相法、电镜观察等分析研究了热处理工艺过程中高级别耐磨钢组织与性能变化的行为。
结果表明：在一定的淬火温度条件下，随回火温度的提高低合金耐磨钢的组织类型由回火马氏体向以回火马氏体特征加少量回火索氏体为主的复相组织转变，抗拉强度一直呈下降趋势，屈服强度先增加后减小，冲击功和延伸率先降低后增加；低合金耐磨钢共格碳化物的析出长大与位错的交互作用对性能影响较大。
关键词 低合金耐磨钢回火马氏体共格碳化物位错Effect of Tempering Process on Microstructure and MechanicalProperty in Low-alloy Wear-resistant SteelMa Yuxi Guo Bin Ouyang Minlu Tao JunhuiSong Chang Hu Min Xu Jinqiao(Research and Development Center of Wuhan Iron and Steel (Group)Corp., Wuhan, 430080)Abstract Microstructure and mechanical property constant vs. tempering process was investigated by means of metallography and electron microscopy in low-alloy wear-resistant steel. The results show that microstructure constant in the steel with tempered temperature increasing is as follows: tempered martensit e→microstructure like tempered martensite and a small amount of sorbite, at the meantime, always decreasing in tensile strength, firstly increasing and then decreasing in yield strength, firstly decreasing and then increasing in impact energy and elongation. Precipitation and growth of coherent carbites have a notable effect on mechanical property with dislocation tangle in low-alloy wear-resistant steel.Key words low-alloy wear-resistant steel, tempered martensit e, coherent carbite, dislocation低合金耐磨钢板是一类微合金化、具有高耐磨性能和高性价比的特殊用途钢板，属于有代表性的资源节约型材料，当低合金耐磨钢硬度高于400HBW时，对应屈服强度和抗拉强度将分别达到1100MPa和1300MPa以上[1]。
中碳多元低合金耐磨铸钢
(d)优良的冶金质量：按规定的标准成分生产，不得有夹渣、夹砂等铸造缺陷。
具体的说，磨机粗磨仓应选择高铬球，细磨仓可选择低铬球。对湿法磨而言，应选择低铬球或锻造钢球，因 为在有腐蚀的情况下，高铬球的耐磨性得不到充分体现。从耐磨性考虑，应该选择用金属模具生产的铸球。
粉磨设备金属耐磨材料的选择
细磨仓衬板磨损机理及耐磨材料的选择通过隔仓板进入到细磨仓的物料已变细，尖角变钝，细磨仓里的球或段直径仅为15mm～60mm，冲击力小，因此细磨仓衬板磨损机理是球的应力切削磨损。
细磨仓衬板可以选择硬度高、韧性低的耐磨材料。如高碳合金钢，高、中、低铬铸铁，抗磨球墨铸铁等材料，硬度HRC>50，冲击韧性ak4-6J/cm2均可使用。
在长期的生产实践和科学实验中，人们对金属内部组织状态变化规律的认识不断深入．特别是从60年代以来，透射电镜和电子衍射技术的应用，各种测试技术的不断完善，在研究马氏体形态、亚结构及其与力学性能的关系，获得不同形态及亚结构的马氏体的条件，第二相的形态、大小、数量及分布对力学性能影响等方面，都取得了很大的进展。建立在这些基础上的淬火新工艺也层出不穷，择要筒述如下。
因此，粗磨仓衬板应选择中碳中铬合金钢及其类似合金钢材料，硬度HRC48～55，冲击韧度ak15～20J/cm2，使用寿命可达2～3年。对于单螺孔衬板及沟槽衬板克参照相关标准选择高铬铸铁，使用寿命可达4～6年。对于Ф3m以上的大型磨机衬板，应选择高韧性高铬铸铁，硬度HRC58～62，冲击韧性ak8～12J/cm2，使用寿命可达6～10年。
耐磨齿板用新型低合金耐磨钢及其热处理方法与制作流程
本技术提供一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢及其热处理方法,该低合金耐磨钢按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.40.5%、Si：0.100.20%、Mn：0.80.9%、Cr：1.72.0%、Mo：0.150.20%、Ni：0.70.8%、P：≤0.04%、S：≤0.04%、Re：0.050.07%,余量为Fe和不可避免的杂质元素；热处理方法如下（1）淬火，将上述铸态下的齿板用低合金耐磨钢在低于100℃炉温下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至860℃920℃并保温2h，结束后油淬；（2）回火，将淬火后齿板用低合金耐磨钢在常温状态下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至200℃250℃并保温3h，结束后出炉空冷。
本技术低合金耐磨钢具有高硬度，良好的韧性和优异的耐磨性，可广泛应用于要求高强度、高耐磨性能的工程、采矿、煤化工等机械产品上。
权利要求书1.一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢,其特征是：按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.4-0.5%、Si：0.10-0.20%、Mn：0.8-0.9%、Cr：1.7-2.0%、Mo：0.15-0.20%、Ni：0.7-0.8%、P：≤0.04%、S：≤0.04%、Re：0.05-0.07%,余量为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的所述的一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢，其特征是：所述的Re是一号稀土合金。
3.一种权利要求1所述的耐磨齿板用新型低合金耐磨钢热处理方法,其特征是：步骤如下：1)淬火，将上述铸态下的齿板用低合金耐磨钢在低于100℃炉温下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至860℃-920℃并保温2h，结束后油淬;2)回火，将淬火后齿板用低合金耐磨钢在常温状态下装炉，以不大于100℃/h的升温速度升温至200℃-250℃并保温3h，结束后出炉空冷。
技术说明书一种耐磨齿板用新型低合金耐磨钢及其热处理方法技术领域本技术涉及一种辊式破碎机耐磨齿板用低合金耐磨钢及其热处理方法，属于金属材料领域。
低合金钢教学讲义
详细描述
在建筑领域，低合金钢常用于制造桥梁、高层建筑、工 业厂房等结构件，要求具有高强度和耐久性。在船舶领 域，低合金钢用于制造船体、甲板、船舱等结构件，要 求具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能。在机械领域，低 合金钢用于制造各种机械零件，如齿轮、轴承、轴套等 ，要求具有高强度和耐磨性能。在汽车领域，低合金钢 用于制造汽车底盘、车厢、发动机部件等，要求具有良 好的耐腐蚀性能和抗疲劳性能。
低合金钢教学讲义
• 低合金钢简介 • 低合金钢的化学成分与性能 • 低合金钢的生产工艺 • 低合金钢的性能改善与优化 • 低合金钢的焊接与加工 • 低合金钢的发展趋势与展望
目录
Part
01
低合金钢简介
低合金钢的定义
总结词
低合金钢是一种含有少量合金元素的钢材，通常用于制造要求较高强度和耐腐蚀性的结 构件。
轧制工艺
总结词
低合金钢的轧制工艺主要包括热轧和 冷轧两种方式。
详细描述
热轧是将钢锭加热至高温后进行轧制 ，以获得所需形状和尺寸的钢材。冷 轧则是在常温下对钢材进行轧制，以 获得更精确的尺寸和更光滑的表面。
热处理工艺
总结词
低合金钢的热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等步骤。
详细描述
退火是将钢材加热至一定温度后缓慢冷却，以消除内应力、提高塑性和韧性。正火是将钢材加热至临界点以上， 然后快速冷却，以提高其硬度和强度。淬火是将钢材加热至临界点以上，然后迅速冷却至室温，以提高其硬度和 耐磨性。回火则是将淬火后的钢材再次加热至一定温度后缓慢冷却，以稳定其组织和性能。
机械领域
低合金钢在机械领域的应用前景 广阔，例如重型机械、矿山机械 等，其高强度和耐磨性能能够满 足机械运转的需求。
石油化工领域
低合金高强度结构钢简要
低合金高强度结构钢简要低合金高强度结构钢是一种具有优越力学性能的钢材，其在低合金化和高强度化的同时，还具备良好的可焊性和可加工性。
这种钢材在各种工程领域中被广泛应用，如汽车制造、船舶建造、桥梁建设等。
下面将详细介绍低合金高强度结构钢的特点、优势以及应用领域。
低合金高强度结构钢以镍、钼、钒、铌等合金元素为主要添加剂，以非晶体形式分散于基体中，形成高硬度的固溶体，从而提高了钢材的强度和硬度。
而合金元素的添加还能够改善钢材的可焊性，降低焊缝的硬化程度，减少了焊接过程中的裂纹和变形。
此外，低合金高强度结构钢还具有优异的耐磨性和抗腐蚀性能，能够满足复杂工况下的使用要求。
1.高强度：低合金高强度结构钢的强度通常可以达到普通结构钢的两倍以上，有效提高了结构的承载能力和强度。
2.重量轻：由于低合金高强度结构钢的强度较高，可以在保持结构承载能力的前提下减少材料的使用量，从而降低结构的自重，减轻了整个工程的负荷。
3.抗震性能好：低合金高强度结构钢的高强度和良好的塑性使其能够在地震等动力荷载下具有更好的抗震性能，能够更好地保护结构的稳定性和安全性。
4.成本低：尽管低合金高强度结构钢的成本相对较高，但由于其具有更好的力学性能，可以有效减少结构的使用量和工期，从而降低了整个工程的总成本。
1.汽车制造：低合金高强度结构钢能够在保证车身强度的同时减轻汽车自重，提高燃油效率和行驶性能。
此外，它还具有良好的冲击韧性和抗裂纹性能，能够提高汽车的安全性。
2.船舶建造：船舶在潮汐和风浪等复杂的震动和载荷下工作，低合金高强度结构钢具有抗震性好、耐磨性强的特点，能够有效提高船舶的工作寿命和安全性。
3.桥梁建设：桥梁是工程结构中对材料强度和持久性要求最高的部分之一、低合金高强度结构钢具有高强度、良好的冲击韧性和耐腐蚀性能，能够满足桥梁工程对强度和耐久性的要求。
总而言之，低合金高强度结构钢是一种具有良好力学性能、可焊性和加工性的优质材料。
它在汽车制造、船舶建造、桥梁建设等领域的广泛应用，为各种工程提供了坚固、安全和可靠的结构基础。
中低合金耐磨钢热处理
中、低合金耐磨钢的热处理(1)中、低合金铸钢件大多用于汽车、拖拉机等机械工业要求有良好强度和韧性的重要部件。
一般来说，对于抗拉强度要求小于650MPa者，施以正火+回火处理；而对于抗拉强度要求大于650MPa者，则采用淬火+回火处理，热处理后组织为回火索氏体。
这比正火或退火所得珠光体及铁素体组织具有更高的强度和良好的韧性。
这种热处理通常称之为调质处理。
但当铸件形状及尺寸不宜淬火时，则宜采用正火+回火取代调质处理，而所得力学性能也较之淬火钢略低。
(2)中、低合金铸钢件在调质处理前最好进行一次正火或正火+回火预处理，以细化晶粒，均匀组织，增加最终调质处理的效果，也有利于减少铸态组织对调质后铸钢性能的影响，以及避免铸件内部铸造应力而导致铸件淬火时变形或开裂的可能性。
对于碳的质量分数在0.2%以下的低碳低合金铸钢件调质前可采用正火预处理。
(3)中、低合金铸钢件的淬火处理要求尽可能得到马氏体组织。
为此，应根据铸钢的牌号、淬透性和铸件壁厚形状等来选择淬火温度和冷却介质。
(4)中、低合金钢铸件淬火后应立即回火，调整铸钢的淬火组织，以达到所需的综合力学性能要求，同时消除淬火应力，防止淬火铸件变形或开裂。
(5)韧化处理是一种在不降低钢的强度条件F，改善其塑性、韧性的处理工艺。
它适用于中碳低合金高强度钢铸件。
1)高温淬火工艺：中碳低合金钢以正常温度淬火后，其组织以片状马氏体为主。
提高淬火温度，则淬火后组织中以板条状马氏体为主。
其特点是强度高、韧性好，且消除了钢中有害杂质在晶界上的吸附，有利于钢的韧性改善．2)亚临界(两相)区淬火工艺：低碳低合金铸钢一般采用完全淬火。
其淬火组织中常因有沿晶析出的共析铁素体，降低了钢的韧性。
而两相区淬火即为在温度Ac1～Acm之间淬火。
其淬火组织为马氏体和均匀分布的细小铁素体的复相组织，减少了一般淬火铸钢回火脆性的危险，显著地提高了铸钢的韧性，降低了铸钢的低温脆变温度。
低碳钢在双相区淬火并具有铁素体+马氏体组织的称为双相钢。
耐磨钢_精品文档
目录
高锰铸钢对辊
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四、低合金耐磨钢及石墨钢
低合金耐磨钢 低合金耐磨钢的应用举例 石墨钢的简单介绍
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低合金耐磨钢
➢ 合金元素对金属耐磨性的影响主要通过影响显微组织和硬 质相的多少，从而影响合金钢的耐磨性，一般情况下，随 着合金含量的增加，合金的耐磨性增加，但是合金元素的 含量比较高时，合金钢的耐磨性呈下降趋势。就其原因， 不同的合金元素有着不同的影响。
➢ 常见的合金元素：Cr，Mo，Si，Mn，RE
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以Cr为例
当Cr含量增加时，合金钢的高温耐磨性和低温耐磨性都 会增加，但是合金增加到一定量时（以20%为例），Cr 在合金钢中倾向于以脆性相δ，使合金钢的耐磨性降低。
变化过程： Cr7C3 →Cr23C6 →δ（脆性相）
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常用低合金耐磨钢的特点及用途
耐磨钢
目录
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一、概述
1. 机械的失效形式 2. 磨损的机理
二、钢的耐磨性及影响因素
1. 钢的耐磨性 2. 影响因素
三、高锰铸钢
1. 高锰铸钢的化学成分 2. 高锰铸钢的热处理 3. 高锰铸钢的组织 4. 高锰铸钢的性能 5. 高锰铸钢的应用
四、低合金耐磨钢及石墨钢
1. 低合金耐磨钢 2. 低合金耐磨钢的应用举例 3. 石墨钢的简单介绍
➢ 石墨钢的特点是：耐磨性好，缺口敏感性低，热处理形变 小，尺寸稳定及易于切削加工。
➢ 用途：表面质量严格的拉伸，弯曲，整形冲模，磨球等。
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五、其他耐磨材料
铬钼硅锰钢、中合金耐磨钢 耐磨蚀钢 特殊耐磨钢 SiC 刚玉
目录
铬钼硅锰钢、中合金耐磨钢
美国的大多数磨球都用中、高碳的铬钼钢制造，其化 学成分、热处理和硬度见下表 。
NM400,NM360,NM45,NM300,NM500耐磨钢化学成分及机械性能
上海至联钢铁有限公司是一家专业从事特殊钢的企业，主要产品有特殊合金钢，耐磨板，不锈
钢，容器板，轴承钢，低合金高强度板，模具钢。
耐磨钢化学成分机械性能
上海至联钢铁贸易有限公司
电话：（杨小姐）传真：
工程机械高强度耐磨钢产品应具有高硬度、高韧性、高强度、低碳和低合金等内在特性，以保证“高耐磨、易加工、省材料、降成本”目标的实现。
参照日本、瑞典等标准，标准中设计了NM300、NM360、NM400、NM450、NM500、NM550及NM600七个耐磨等级。
便于用户选材。
在保证高硬度的同时，保持良好的冲击韧性，以抵御外来冲击载荷
据资料报道NM360与普通钢板相比，有不低于两倍的耐磨性能，NM400则不低于2.5倍的耐磨性能；NM550则不低于4倍的耐磨性能。
耐磨钢把高强度、高硬度、可焊接、易折弯这些特性融合在一起，具有优异的力学性能和良好的耐磨性，能适应不同工况的多种挖掘条件。
本标准制订的耐磨钢是工程机械材料研究的一大进步。
NM400级低合金高强度耐磨钢的开发及其组织性能研究
NM400级低合金高强度耐磨钢的开发及其组织性能研究低合金高强度耐磨钢由于具有高硬度、良好韧性和可焊接性,广泛应用于工作条件恶劣的工程、采矿等机械设备上,能在较大程度上抵抗磨损和冲击给设备带来的损失,延长机械设备使用寿命。
随着工程机械行业的不断发展,低合金高强度耐磨钢的需求量显著增多。
目前,国内生产中还存在着如合金添加量较多,力学性能不稳定,低温冲击韧性差等问题,给稳定的工业化生产带来一定困难。
基于此,本文针对用户需求量较大的NM400级高强度耐磨钢,对其轧制工艺及热处理过程中的组织演变及力学性能变化规律进行了系统研究。
在普通C-Mn钢基础上,采用少量Ti、Cr、B等元素合金化处理,通过组织性能调控,开发出具有高强度、高硬度和良好低温冲击韧性的低成本NM400级低合金高强度耐磨钢板。
主要研究内容如下：(1)研究了连续冷却过程奥氏体相变规律,并对离线淬火处理(RQ-Reheat Quenching)及在线超快冷(UFC-Ultra Fast Cooling)两种生产方式进行了可行性分析。
随冷却速率的提高,冷却组织由粒状结构逐渐向愈加细化的板条状结构过渡。
Mo、 Ni元素均能降低铁素体相变温度、使CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线右移。
冷却速率在10℃/s以上时,各实验钢维氏硬度均高于400HV,采用RQ和UFC 两种生产方式均具有可行性。
(2)分析了热变形奥氏体的动态再结晶规律、轧制及冷却工艺参数对轧后组织以及后续RQ组织转变的影响规律、轧制工艺及冷却路径对UFC组织转变的影响规律。
回归计算得出实验钢动态再结晶激活能为450.78kJ/mol,并得到其本构方程。
低冷速下低温变形时容易形成粒状贝氏体,高温变形易形成宽板条贝氏体。
提高冷速使板条变细。
应变量增加,奥氏体晶粒内界面增多,抑制贝氏体板条长大。
RQ工艺下,奥氏体晶粒尺寸随加热前的贝氏体相界面增多、板条细化、碳化物分散度提高以及原奥氏体晶粒尺寸减小而产生细化。
低合金耐磨钢的组织与性能
低合金耐磨钢的组织与性能
1 特点
低合金耐磨钢是一种新型的耐磨钢，可以用来制造抗大型机械损坏能力强的零件。
它具有良好的耐磨性、耐冲击性和抗腐蚀性，性能卓越、使用寿命长，成本更低。
它由低合金钢冶炼制成，并经过淬火固化处理，产生出坚硬耐用的组织结构。
2 材料组成
低合金耐磨钢是由高碳钢、铬、锰、铁以及其他必要的微量元素组成的，其相当低的碳含量，铬含量小于1.5%，锰含量少于3%，总元素含量在15%以内，由于它具有低合金、少量元素、少量碳的特点，使它延伸率更高，可钢性更好，可形成结晶粒，具有流变性。
3 组织结构
低合金耐磨钢的组织主要是铁素体或珠光体，这是由其元素设置和热处理所决定的，结构中的晶粒特别细小，结晶粒的极限尺寸比同类材料更小。
当适当地淬火处理，可以使组织变得密实，细微，惯性抗张能力增加，耐磨性强化，并增大易劈裂裂纹直径。
4 性能
低合金耐磨钢表面牢度可以抵抗机械加载，具有较高的抗弯曲性能和抗连续性，其机械强度余量较高，抗松弛性能良好。
它具有良好的耐磨性，可以有效抵抗大型机械对材料表面的破坏。
它具有良好的
抗腐蚀性和抗冲击性，抗氧化性、耐腐蚀性能高，即使在酸碱腐蚀性强的环境下也能保持其原有的耐磨性。
5 应用
低合金耐磨钢由于其良好的物理性能和耐磨性能，受到越来越多的广泛应用，可以用于制造抗巨型机械破坏能力强的零件，如天车车轮轨道，采矿机械的轴承、履带辊，建筑机械的转向挡板，卡车的轴承和框架，铁路轨道和支架等。
新型低成本耐磨钢磨损性能与机理研究
新型低成本耐磨钢磨损性能与机理研究本文利用美国CETR公司生产的YMT-3H摩擦磨损试验机分别对低成本的SG耐磨钢、Cr15高铬钢、75Mn高锰钢进行了常温“销-盘旋转”模式的摩擦试验，对比分析了三种材料磨损性能与材料组织、硬度以及摩擦速度之间的关系。
结果表明：三种钢材的硬度相差不大，但SG耐磨钢的耐磨损性能接近Cr15钢的耐磨性能，并高于75Mn钢的耐磨性能;三种材料中硬度越高材料耐磨性越差;当三种材料摩擦速度在42～125mm/s的范围内时，随着摩擦速度的增加，磨损速度加快。
标签：低成本;耐磨钢;磨损性能0 引言冷作模具所用钢是由常温下金属变形或成形所构成。
由于常温下材料的抵抗塑性变形能力大因此这类模具在性能上具有较高的硬度、耐磨性、强度及适当的韧性[1]。
随着现代制造业的发展，各种产品越来越注重产品外观设计和个性化定制，具体表现在产品造型愈加复杂、产品更新换代速度越来越快，因此产品冷作模具的更换频率也随之提高。
此外，小截面低质量的冷作模具钢进入低价竞争的恶性循环[2]。
因此在保证产品质量的前提下降低材料成本，成为国内企业提高产品竞争力的重要手段之一[3-4]。
本文以某企業通过降低材料合金成分配比且采用特殊生产工艺研发的一款低成本耐磨钢为研究对象，将其与传统的高铬钢Cr15、高锰钢75Mn进行对比研究。
研究三种材料的组织、硬度、耐磨特性及磨损机理，为该耐磨钢的在电机冲槽模具上的应用提供参考依据。
1 试验材料及方法1.1 材料化学成分及组织状态试验材料分为SG耐磨钢、Cr15钢、75Mn钢三种类型，三种钢材的化学成分见表1-表3。
1.2 试验方法首先利用日本Olympus公司生产的GX51金相显微镜（见图1）获取三种钢材的金相显微组织;然后采用数显布洛维硬度计SHBRV-187.5硬度仪测试三种钢材的硬度值，在测试过程中为了减小测试误差、提高测试数据的准确性，分别在与摩擦磨损式样晶粒取向相同的面上选取5点测量，取其平均值作为测量结果;最后进行摩擦磨损试验，摩擦磨损试验所选试验机为美国CETR公司YMT-3H 摩擦磨损试验机（见图2），试验条件为“销-盘旋转”模式，试样尺寸为φ6.2mm×15mm，每摩擦磨损1min将试样与夹具称重一次。
低合金高强度钢的磨损性能研究
低合金高强度钢的文献综述摘要：本文主要综述低合金高强度钢。
首先介绍它的成分和工艺。
成分主要是考察它的微合金化，通过微合金化和工艺来研究低合金高强度钢的组织。
由于不同的合金化和成型工艺得到不同的组织，由此产生不同的性能。
因此根据组织的不同我们将低合金高强度钢进行分类。
最后我们研究低合金高强度钢的性能，在这里我们主要考察它的磨损性能研究。
关键词：低合金高强度钢TMCP 微合金化磨损性能一、低合金高强度钢的成分低合金高强度钢的碳含量在0.27﹪-0.45﹪范围内，合金元素总质量分数在5﹪左右，经过热处理强化后强度大于1400MPa的中碳低合金钢。
主要应用于飞机，火箭以及高压容器零件制作。
二、低合金高强度钢的微合金化和成型工艺1.合金元素对低合金高强度钢的影响合金元素在低合金高强度钢中有着十分重要的作用,对低合金高强度钢的强度和韧性有重要的影响。
正是由于合金元素的作用,在钢的内部形成沉淀强化、弥散强化、固溶强化、位错强化、析出强化以及细晶强化(l)Ni属于非碳化物形成元素,一般固溶于钢基固溶体中,开启Y相区，降低相变温度,细化晶粒,提高强度和韧性。
(2)Nb属于强碳、氮化物形成元素,所形成的碳、氮化物在基体中固溶温度较高。
其形成的碳、氮化物能阻止金属的高温回复和再结晶,对细化晶粒有利,不但能提高金属的强度,而且能改善其韧性。
(3)V也是较强的碳、氮化物形成元素,但所形成的碳、氮化物在基体中固溶温度较低,在热轧过程中弥散析出,起到较强的沉淀强化作用。
(4)Ti和Nb的作用相似，是较强的碳、氮化物形成元素,所形成的碳、氮化物在基体中固溶温度较高。
其形成的碳、氮化物能阻止金属的高温回复和再结晶,对细化晶粒有利,不但能提高金属的强度,而且能改善其韧性。
而且Ti的存在能改善硫化夹杂物的形态,对钢冲击韧性及厚度方向性能大有益处。
(5)Cu作为钢中的残余元素在以前进行了严格的控制。
但近年来,随着研究的不断深入和发展,对铜的作用有了新的认识,铜在铁素体中的溶解度很低,低温时能产生较强的时效强化现象,但在实际生产中铜的加入量应适当控制。
低合金钢 pdf
低合金钢的元素
钢钢总5%。
种是在碳的基上，
这钢钢础
低合金是一种合金，其合金元素量小于
为钢钢总
了改善的性能，而有意向中加入一种或几种合金元素。
当合金量低于
间5%时称为低合金钢，普通合金钢一般在3.5%以下，合金含量在5-10%之称为钢10%的称为高合金钢。
中合金，大于
钢锰铬镍这
低合金中最常用的合金元素包括、硅、和。
些元素可以提高强度极变击韧镍
限，使塑性略有化，降低冲性。
其中，的含量往往由于其稀缺性而受为对钢显对击韧
到限制，因它的增强效果不够著，但塑性、冲性和抗脆性破坏性能有良好的影响。
铬能增加钢的强度并对低温稳定性有良好的影响。
铜通常
蚀对焊产
加入0.3%，以改善耐腐性能和强度性能，而且不会可性生不良影响。
热处理工艺对低合金耐磨钢组织和硬度的影响
热处理工艺对低合金耐磨钢组织和硬度的影响发布时间：2021-06-03T08:35:27.568Z 来源：《中国科技人才》2021年第9期作者：韩义[导读] 低合金耐磨钢的成分如表1所示。
根据设计组成，采用ZQ-0.01真空感应熔炼炉熔炼5kg合金锭。
久益环球（天津）装备制造有限公司天津 300308摘要：低合金和高强度耐磨钢的合金元素含量、强度和硬度均高于高锰钢，冲击韧性略低于高锰钢。
低合金高强度耐磨钢的热加工工艺（轧制、锻造、铸造）较好。
此外，一些低合金耐磨钢具有良好的焊接性能，在制造复杂形状的耐磨件方面优于高锰钢。
因此，低合金耐磨钢被广泛应用于矿山机械、工程机械、农业机械、铁路运输等行业。
经过多年的研发，国外低合金耐磨钢的生产和应用已趋于稳定。
发达国家的一些钢铁公司已经有了自己的耐磨钢系列产品和标准。
关键词：热处理工艺；低合金；耐磨钢组织；硬度；影响1实验过程及实验方法低合金耐磨钢的成分如表1所示。
根据设计组成，采用ZQ-0.01真空感应熔炼炉熔炼5kg合金锭。
将直径为80mm的圆柱钢锭加热1200℃后锻造，终锻温度为800℃，锻后为长600mm，宽60mm，厚15mm的钢板。
锻后进行了加热温度为930℃，保温3h后随炉冷却的完全退火，其退火工艺曲线如图1（a）所示。
退火后的淬火工艺为920，930和940℃温度加热，保温30min后水淬。
淬火后选取150，200及250℃3个温度回火，保温时间1h。
其淬火和回火工艺曲线见图1（b）。
图1热处理工艺曲线（a）完全退火工艺曲线；（b）淬火+回火工艺曲线用PDA－7000A合金光谱分析仪定量测出试样中各个合金元素的含量，利用Axiovert25蔡司显微镜观察锻态和热处理后的低合金耐磨钢的金相组织，借助洛氏硬度计测试样的洛氏硬度值。
奥氏体晶粒度分析实验选用的试样规格为10mm×10mm×15mm，其热处理按中国原冶金工业部标准YB—77规定，将试样加热至930℃，保温3h后，出炉水冷。
高强韧性低合金耐磨钢的开发与研究_曹艺
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低合金耐磨钢.ppt
3.1.2 锰
锰在钢中一部分溶于固溶体，另一部 分形成合金渗碳体(Fe，Mn)3C，其 主要优点是显著提高钢的淬透性，一 般含量小于2％。锰还降低Ms点，淬 火组织中残余奥氏体增多。锰的不利 影响是增加钢的过热敏感性，易使钢 的晶粒粗化。另外还增加钢的回火脆 性。
3.1.3 硅
硅在钢中只溶于固溶体，不形成 碳化物，使铁素体固溶强化，并 能提高钢的回火软化抗力，推迟 第一类回火脆性。其含量一般小 于1.5％，硅含量过高会降低钢 的塑性和韧性，提高韧-脆性转 变温度，增加钢的脱碳倾向。
5、较好的经济性
低合金钢中常加元素如Si，Mn， B和稀土等，适当加入Cr，Mo， V，Ti，Ni等合金元素，同时合 金元素加入量也少。易于推广与 发展。成本低，经济效益高。
三、低合金钢的成分设计基本原则
根据磨损理论，耐磨性不是单纯的物理 量，在一定工况条件下，与材质本身的 强度、硬度、塑性、韧性等有关，要想 提高耐磨性，就要提高材质的综合机械 性能。既要保证足够韧性，又要具备较 高硬度。为了使低合金耐磨钢获得上述 性能，则要通过合理的成分设计和适当 的热处理来保证，对低合金钢的成分设 计基本原则是微量多元化，并注意结合 资源特点，主要元素有；碳、锰、硅、 铬、钼、硼和稀土等。
3.1.6镍
镍只溶于固溶体，不形成碳化物，能提 高钢的淬透性，特别是与铬、钼等合金 元素共同加入钢中时，其作用更强。镍 在产生固溶强化的同时，还提高钢的塑 性与韧性。镍不仅提高钢的常温塑性和 韧性，而且能改善钢的低温韧性，降低 钢的韧-脆性转变温度。镍在低合金钢中 含量一般小于1％。
3.1.7 硼
ZG50Cr2MnSiNiMo的热处理工 艺为：920～940℃淬火，320～ 340℃回火。 ZG50Cr2MnSiNiMo的性能为： αk=12J/cm2, HRC=54。
低合金耐磨钢
低合金耐磨钢1合金元素对低合金耐磨钢的作用低合金耐磨铸钢中的合金元素，对提高钢的强韧性，提高淬透性，淬硬性，防止回火脆性，获得理想的组织、性能都有重要的作用。
1.1硅硅缩小钢的γ相区，具有脱氧和固溶强化钢的作用，有助于提高钢的耐磨性，低合金马氏体耐磨钢中，常控制硅含量在0.4%-1.8%。
在贝氏体钢中，硅具有强烈抑制碳化物析出的作用，使奥氏体具备较高的稳定性。
1.2锰锰具有脱氧和固溶强化基体的作用，锰降低奥氏体分解速度，大幅度提高钢的淬透性，但是锰具有过热敏感性，淬火时，加热温度过高会引起晶粒粗大，并有增加残余奥氏体量的作用。
低合金耐磨钢中锰含量常控制在0.3%-2.0%。
1.3铬铬推迟过冷奥氏体的转变，增加钢的淬透性，尤其与鉬、镍、锰、硅的配合，能较大幅度提高钢淬透性。
铬具有较大的回火抗力。
低合金耐磨钢中常控制在0.5%-2.2%。
1.4鉬鉬能够细化低合金耐磨钢的铸态组织，热处理能够强烈抑制奥氏体向珠光体转变，显著提高钢的淬透性，并能防止回火脆性的发生。
鉬能使TTT曲线向右移，并使珠光体与贝氏体转变曲线发生分离。
一般根据尺寸和壁厚控制鉬的加入量，低合金耐磨钢中常控制在0.2%-1.2%。
1.5镍镍形成和稳定奥氏体，可提高钢的淬透性，使组织在常温下保留一定的残余奥氏体，以提高韧性。
镍还有一定的抗腐蚀能力，含镍的低合金钢有较高的抗腐蚀疲劳性能。
低合金耐磨钢中镍含量常控制在0.1%-1.5%。
2多元低合金耐磨钢的特点及用途多元低合金耐磨钢，经“淬火+回火”热处理，硬度高，耐磨性好，具有良好的强韧性，使用中不易变形断裂，适用于挖掘机、装载机斗齿，拖拉机履带板、破碎机板锤和锤头，球磨机衬板以及小型鄂板等耐磨件。
3低合金耐磨钢的种类、特点及应用3.1水淬低合金耐磨钢水淬低合金耐磨钢碳含量低于0.27%，可获得板条状马氏体+残余奥氏体组织，具有良好的塑韧性，但淬火后硬度较低，小于45HRC 抗磨能力不足。
碳含量大于0.33%时，硬度增加不大，但韧性损失较严重。
耐磨合金钢
• 国内外耐磨合金钢生产企业竞争激烈，产品同质化严重 • 企业需要通过技术创新、品牌建设等手段提高市场竞争力
耐磨合金钢的发展前景与建议
发展前景
• 耐磨合金钢在矿山机械、工程机械、能源工业等领域的应用前景广阔 • 高性能、低成本、环保型耐磨合金钢将成为未来发展的重点
建议
• 加强耐磨合金钢的基础研究和应用研究，提高产品性能和质量 • 优化耐磨合金钢的制备工艺，降低生产成本，提高生产效率 • 加强耐磨合金钢的品牌建设和市场推广，提高市场竞争力
03 耐磨合金钢的应用领域与典型产品
耐磨合金钢在矿山机械中的应用
破碎机：用于矿石、岩石等物料的破碎 筛分机：用于物料的分级和筛选 输送机：用于物料的输送
耐磨合金钢在工程机械中的应用
挖掘机：用于土壤、岩石等物料的挖掘 装载机：用于物料的装载和运输 推土机：用于土方、矿石等物料的推铲
耐磨合金钢在能源工业中的应用
铸造工艺
• 连铸：能提高生产效率和产品合格率 • 砂型铸造：适用于形状复杂的耐磨合金钢铸件 • 消失模铸造：能提高铸件表面质量和精度
耐磨合金钢的热处理与强化方法
热处理工艺
• 正火：提高合金钢的强度和韧性 • 回火：降低合金钢的内应力，提高韧性 • 调质：提高合金钢的硬度和耐磨性
强化方法
• 碳化物强化：通过增加碳化物含量，提高耐磨性 • 贝氏体强化：通过形成贝氏体组织，提高强度和耐磨性 • 马氏体强化：通过形成马氏体组织，提高强度和硬度
化学成分
• 碳含量：0.30%~1.50% • 锰含量：0.50%~1.50% • 硅含量：0.50%~2.00% • 铬含量：0.50%~3.00% • 镍含量：0.50%~3.00% • 钼含量：0.10%~0.50%
HB450低合金超高强耐磨钢组织与性能_邓想涛
收稿日期:2009-11-04基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2010CB630800)#作者简介:邓想涛(1983-),男,湖北孝感人,东北大学博士研究生;王国栋(1942-),男,辽宁大连人,东北大学教授,博士生导师,中国工程院院士#第31卷第7期2010年7月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 131,No.7Jul.2010HB450低合金超高强耐磨钢组织与性能邓想涛,王昭东,袁 国,王国栋(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳 110004)摘 要:在实验室条件下,设计了一种新型T -i Cr -B 系列HB450高韧性低合金超高强耐磨钢#研究了该类钢的基本特征、显微组织、析出物形态以及冷却速度对其组织和性能的影响#研究结果表明,试验钢具有良好的淬透性,在冷速大于20e /s 时即可获得大量的马氏体组织;试验钢在控制轧制后以950e 淬火,250~300e 回火时可获得细小均匀的回火马氏体+残余奥氏体组织,其布氏硬度达到450左右,具有良好的强韧性配合,满足HB450低合金耐磨钢性能要求;透射电镜分析表明,在250e 回火时,大量E -Fe x C 在马氏体板条内析出,该类碳化物对试验钢的强化起着极其重要的作用#关 键 词:低合金耐磨钢;冷却速度;组织;力学性能;析出物中图分类号:T G 142 文献标志码:A 文章编号:1005-3026(2010)07-0942-05Microstructure and Mechanical Properties of HB450Ultra -High Strength Low -Alloy Abrasion Resistant SteelDEN G Xiang -tao,WAN G Zhao -dong ,YUAN Guo,WAN G Guo -dong(T he State Key Labor ator y o f Rolling and Automation,N ortheastern U niversity,Shenyang 110004,China.Correspondent:DEN G Xiang -tao ,E -mail:dengx iangtao123@)Abstract:The new type of T-i Cr -B HB450low -alloy abrasion resistant steel w as designed on lab conditions.The basic characteristics,m icrostructure,precipitates and effects of cooling rate on microstructure and mechanical properties of the steel w ere also investigated.The results show ed that the steel has high hardenability,and lots of martensite structure can be found w hen the cooling rate is higher than 20e /s.After controlled rolling,quenching at 950e and tempering in the range from 250to 300e ,the fine martensite plus residual austenite can be got w ith hardness up to HB450in combination w ith hig h toughness,thus meeting the requirements of HB450ultra -high strength low -alloy abrasion resistant steel.The TEM analyses show ed that E -carbide particles precipitate in the lath martensite w hen tempering at 250e ,and these carbide precipitates play a very important role in streng thening the steel.Key words:low -alloy abrasion resistant steel;cooling rate;m icrostructure;mechanical properties;precipitate低合金高强耐磨钢作为一种重要的钢铁材料,被广泛应用于矿山机械、工程机械、农业机械及铁路运输等部门#随着我国工业的飞速发展,各类机械设备的复杂化、大型化及轻量化对该类钢提出了更高的要求,即用于制造这些设备的低合金高强耐磨板不但要求具有更高的硬度、强度,而且还要求良好的韧性及成型性能#传统工艺在生产HB450及以上级别低合金耐磨钢板时,多添加较多的M o,Ni 等贵重合金元素,且国内目前大部分该类钢板是依赖进口来满足需求,使得生产成本较高[1-5]#本文结合实际生产条件,在实验室条件下通过对一种新型T-i Cr -B 系列HB450级别高韧性低合金超高强耐磨钢成分设计及其实验研究,分析了其基本特征、显微组织、析出物形态以及冷却速度对其组织和力学性能影响,为该类钢实现工业化大生产提供指导#1 试验钢成分设计及实验方法1.1 试验钢成分设计及其特点试验钢为新型T-i Cr -B 系列高韧性低合金钢,在成分设计时充分考虑到加入中低C 除了保证较高的硬度外,还可以适当降低碳当量、提高焊接性能;添加一定量的M n 元素会降低贝氏体开始转变温度,产生显著的强化效果,且对韧性几乎无负作用;适量的Si 能够强烈地抑制碳化物析出;加入一定量的Cr 元素不但可以增加其淬透性,而且还可以扩大珠光体与贝氏体转变C 曲线的分离区[6];添加微量的Ti 元素主要是为了细化晶粒#试验钢具体化学成分(质量分数/%):C 0118~0123,Si 0140~0160,M n 112~116,P [01010,S [01006,T i+Cr+B [014#1.2 试验方法试验用钢采用本钢技术中心真空感应炉冶炼,浇注成150kg 钢锭,然后开坯后锻造成尺寸为100mm @100mm @110mm 热轧坯,轧制成12mm 厚钢板,并加工成<8mm @15mm 热模拟试样,在多功能热力模拟实验机MMS-300进行变形及冷却试验,绘制出试验钢硬度随冷却速度变化曲线,研究其冷却速度对试验钢组织和硬度的影响#结合热模拟试验结果,制定相关的轧制及热处理工艺#测得试验钢的临界点温度A c 1为836e ,A c3为875e #根据试验钢化学成分的特点,将试验用钢加热到1200e ,保温2h,然后在<450二辊可逆热轧机上进行两阶段控制轧制,第一阶段开轧温度为1100e 左右,终轧温度控制在1000e 以上,然后待温到950e 以下,进行未再结晶区快速轧制至12mm 厚,要求在未再结晶区的累积变形量大于60%,轧后板材空冷至室温;然后进行相关的热处理实验,其中淬火温度为950e ,回火温度分别为250,300e ,并进行相关力学性能测试#其中拉伸试样按GB228)2002加工成标准试样,在SANS CMT5105电子万能试验机进行拉伸试验;硬度在日本Future -Tech FM -700硬度计上测量;冲击功试样为10mm @10mm @55mm 标准冲击试样,在美国INST RON 公司的HV9250仪器落锤式冲击试验机上进行;热处理后的金相试样用4%硝酸酒精腐蚀,在LEI2CAQ5501IW 光学显微镜下观察其金相组织#2 试验结果及分析2.1 冷却速度对试验钢组织和硬度的影响为了研究试验钢在不同的冷速下组织和性能的变化,首先在实验室对试验钢进行了热模拟试验#图1为试验钢以20e /s 速度加热至1200e 奥氏体化,保温3min,然后以10e /s 冷却到900e 进行变形,其应变为014,应变速率为1s -1,最后分别以冷速为015,5,10,20,30e /s 冷却至室温,得到显微组织,具体工艺示意图见图2#从图1可以看出,试验钢淬透性良好,在冷速为015e /s 时,主要为铁素体+珠光体组织,且珠光体以粒状为主;当冷速为5e /s 时,试验钢中除了一定量图1 试验钢组织随冷却速度变化Fig.1 Optical m icrogr aphs of test steel with di fferent cooling rates (a))0.5e /s;(b))5e /s;(c))10e /s;(d))20e /s;(e))30e /s #943第7期 邓想涛等:HB450低合金超高强耐磨钢组织与性能图2 热模拟工艺示意图Fig.2 Schem ati c of therm al sim ulating process的铁素体外,出现了大量的粒状贝氏体组织;当冷速增加到10e /s 时,试验钢组织中粒状贝氏体组织明显减少,出现了大量的马氏体组织;随着冷速的进一步增加,当冷速达到20~30e /s 时,试验钢组织几乎全部变为马氏体,且以板条马氏体为主,各马氏体的板条束间的位向呈一定的方向分布#从组织的变化还可以看出,随着冷速的增加,试验钢由奥氏体相变区迅速进入马氏体相变区,且冷速的增大有利于进一步细化组织#由于低合金耐磨钢的耐磨性与硬度有着极其紧密的联系,在其基体组织相同且同时存在一定韧性条件下耐磨性与硬度呈线性关系[5,7],本文测试了试验钢在图2工艺下硬度随冷速的变化,图3 试验钢硬度随冷速的变化F i g.3 Hardness of specimen at different cool ing rates结果见图3#从图上可以看出,试验钢硬度在一定的范围内随冷速的增大而增大,在低的冷速下硬度增长速度较快,当冷速达到一定值(约为20e /s)时,硬度增加值渐趋于平缓#主要是由于在变形条件下,冷速大于20e /s 时,组织中出现了大量的马氏体,且又由于变形在某种程度上增加了大量的位错,使得试验钢表现出了极高的硬度#2.2 试验钢组织和性能通过热模拟试验结果可知,试验钢经两阶段控制轧制,以大于20e /s 的冷速可以得到具有大量马氏体组织的高硬度产品,在实验室<450试验轧机上对试验钢进行了轧制及相关热处理试验#图4,图5为坯料尺寸为100mm @100mm @图4 250e 回火后试验钢的显微组织Fig.4 Microstructure of specim en tempered at 250e(a))光学显微镜照片;(b))SEM 照片#图5 300e 回火后试验钢的显微组织Fig.5 Microstructure of specim en tempered at 300e(a))光学显微镜照片;(b))SEM 照片#944东北大学学报(自然科学版) 第31卷110mm(长@宽@高)的钢坯经两阶段控轧至12mm 后,空冷至室温,然后再加热至950e 离线淬火、250e 和300e 回火得到的典型组织#从图上可以看出,试验钢在250,300e 回火后的组织均为典型的板条状马氏体,从各自的SEM 照片还可以看到清晰的原奥氏体晶界,可以得知原奥氏体晶粒细小均匀,尺寸在8~10L m 之间#这主要得益于合理的控制轧制及淬火+回火工艺的控制,控制轧制在一定程度上细化了奥氏体晶粒,淬火及回火时加热温度和时间的合理控制使得大部分细小的奥氏体晶粒尺寸得到保持,从而为后续得到细小的马氏体组织提供了条件#通过各自的SEM 照片还可以看出,试验钢在300e 回火时,在原奥氏体晶界和马氏体板条之间出现了大量细小均匀的粒子,该类粒子的出现,在开始时对试验钢的强化起到了很大的作用,但随着回火温度升高,细小粒子会逐渐球化长大,慢慢变得对强化起负作用,尤其是韧性急剧下降,从而使试验钢出现回火脆性#表1为试验钢在该工艺下得到的力学性能,从表中可以看出,在现有的成分设计及轧制和淬火工艺下,试验钢250e 和300e 回火后均表现出极高的硬度和强度,并保持了较高韧性,均达到或超过了H B450低合金耐磨钢的要求,表现出良好的综合力学性能#在250e 回火时,试验钢抗拉强度、硬度和韧性均达到最大值;当回火温度上升到300e 时,由于部分E 碳化物的消失,并在原奥氏体晶界及马氏体板条束上析出了大量弥散分布的微小渗碳体粒子,从而导致抗拉强度、硬度及韧性下降,其中抗拉强度平均下降了65M Pa,硬度下降40HB,-40e 冲击功也下降了11J #表1 试验钢的力学性能Table 1 Mechani cal properties of specimens回火温度/e屈服强度/M Pa 抗拉强度/M Pa 延伸率A 50/%-40e 冲击功(纵向)/J硬度HBW 2501180,11501440,146013.8,13.169.5,66.6,63.6483,497,4783001210,12201390,138011.9,12.859.1,59.0,50.4454,448,4352.3 试验钢析出物分析为了进一步分析试验钢的强化机理,对试验钢进行了TEM 观察#图6a 为试验钢在950e 淬火、250e 回火的透射电镜照片,从图上可以看出,马氏体中的板条束的分布细小均匀,且交叉排列,各板条束之间存在着较多的孪晶,并通过残余奥氏体膜相隔,该类残余奥氏体膜存在于板条马氏体之间或周围,极大地改善了钢材的韧性,它们不但能够阻止裂纹在马氏体板条间的扩展,而且还可以减缓板条间密集排列时位错端引起的应力集中[8-10],为试验钢得到良好的韧性提供了保证#图6b,图6c 为试验钢其中一处板条内析出物及其能谱分析#从图中可以看出,试验钢的板条内析出了大量弥散分布10~100nm 微小粒子,通过其能谱分析可知,该类析出物主要为E -Fe x C,该类大量的铁碳化物弥散地分布在马氏体的板条内,极大地阻碍了位错之间的移动,从而大大地提高了钢的硬度和强度,为该类钢得到良好的耐磨性能提供了保障;另外,试验钢在成分设计时,添加了少量的Ti 元素,并且通过在轧制时控制轧制及热处理时合理的温度及时间的控制,使得原奥氏体晶粒较小,并且在淬火时极大的冷速条件下,较大的相变体积差产生了部分位错,当位错在运动时,遇到微小粒子的阻碍作用就会发生弯曲,从而大大增强了试验钢原来的强化效应[11]#图6 试验钢250e 回火时的形貌、析出物和能谱分析Fig.6 TEM i m ages of surface m orphology and precipi tates of s pecim ens andrelevant energy spectra when tem pering at 250e(a))形貌;(b))析出物;(c))能谱分析#945第7期 邓想涛等:HB450低合金超高强耐磨钢组织与性能3结论1)结合低合金高强耐磨钢的使用特点,以一定量的T i和B元素代替传统低合金耐磨钢中的M o,Ni等贵重合金元素,并通过控制轧制和淬火及回火过程中的合理控制,得到了性能满足HB450要求的低合金超高强耐磨钢,该类钢不但节约了成本,而且具有良好的强韧性配合#2)试验钢在经过一定量的变形后,在冷速较低([10e/s)时,硬度随冷速变化上升较快,当冷速达到一定值(\20e/s)后,随着冷速的增加,硬度增加值渐趋缓慢;在低冷速时试验钢组织主要为珠光体和粒状贝氏体,在较高冷速时主要为马氏体组织#3)试验钢在250e回火时析出了大量的E-Fe x C,该类碳化物的出现,对试验钢的强化起到了较大的作用,有利于试验钢的强度和韧性的同步提高#参考文献:[1]殷瑞钰#钢的质量现代进展[M]#北京:冶金工业出版社,1995#(Yin Ru-i yu.M odern progress i n the quality of steel[M].Beijing:M etall urgical Industy Press,1995.)[2]程巨强,徐振华,康沫狂,等#HB400级高强度准贝氏体耐磨钢板的组织与性能[J]#钢铁,2004,39(7):58-60#(Cheng Ju-qi ang,Xu Zhen-hua,Kang M o-kuang,et al.M icrostructure and properties of HB400grade high strengthmeta-bainite steel w ear resi stant plate[J].I ron and Ste el,2004,39(7):58-60.)[3]Raw ers J C.Wear testi ng of high Fe-N-C steels[J].W ear,2005,258:32-39.[4]G nd z S,Acarer M.T he effect of heat treatment on hightemperature mechanical properties of m i croalloyed m ediumcarbon steel[J].M ater ials and Desig n,2006,27:1076-1085.[5]Sundstr m A,Rend n J,Ols son M.Wear behaviour of somelow alloyed steels under combi ned impact/abrasion contactconditi ons[J].Wear,2001,250:744-754.[6]王六定,丁富才,王佰民,等#低合金超高强度钢亚细结构超细化对韧性影响[J]#金属学报,2009,45(3):292-296#(Wang Liu-ding,Ding Fu-cai,W ang Ba-i min,et al.Influence of super-fine substructure on toughness of low-al loying ultra-high strength structure steel[J].A ctaM etallurgica S inica,2009,45(3):292-296.)[7]Terva J,T eeri T,Kuokkala V T,et al.Abrasive w ear ofsteel against gravel w ith different rock steel combinations[J].W ear,2009,267(11):1821-1831.[8]Tomita Y,Okabayashi K.Effect of microstructure onstrength and toughnes s of heat-treated low alloy structuralsteels[J].M etallurgical T ransactions A,1986,17(7):1203-1209.[9]Thomas G.Retained austenite and tempered martensiteembitterment[J].M etallurgical T ransactions A,1978,9(3):439-447.[10]S warr T,Krauss G.The effect of structure on thedeformati on of as-quenched and tempered martensite in anFe-0.2pct C alloy[J].M etallurgic al T ransactions A,1976,7(1):41-48.[11]徐祖耀#钢中的低碳马氏体及条间奥氏体[J]#钢铁,1987,22(3):33-37#(Xu Zu-yao.Low-carbon martensite and interlath austeni te insteel[J].Iron a nd S teel,1987,22(3):33-37.)946东北大学学报(自然科学版)第31卷。
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试样以20℃/s 加热 到1100℃ ，保温 10分钟奥氏体化
以10℃/s 冷却 到900℃，再 以5℃/s 冷却 到600℃
实验程序－热处理
1号和2号钢在860、 890、920、950、 1000和1050℃保温30分钟奥氏体化后水 淬火(WQ)；其中的部分淬火试样在250℃ 回火(T)1小时。 3号和4号钢分别在860和920℃保温30分 钟奥氏体化后分别水冷(WC)、空冷(AC)、 风冷(BC)处理。其中的部分冷后试样在 250℃或400℃ 回火1小时。
(g)
(i)
(k)
板条马氏体
(h) (j)
板条马氏体
(l)
板条马氏体
经不同温度奥氏体化后淬火和淬火+回火处理的2号钢的组织 (g) 950℃×30min WQ; (h) 950℃×30min WQ + 250℃×1h; (i)1000℃×30min WQ; (j) 1000℃×30min WQ + 250℃×1h; (k) 1050℃×30min WQ; (l) 1050℃×30min WQ + 250℃×1h.
淬火温度, ℃
850
900
950
1000
1050
淬火温度, ℃
淬火温度对2号钢磨损率的影响 （a） 淬火处理; （b） 淬火+回火处理
1600
1900
屈服 强度，MPa
抗拉强度, MPa
1500 1400 1300 1200 1100 1000 900
1号钢淬火 1号钢淬火＋回火 2号钢淬火 2号钢淬火＋回火
实验程序－工艺过程
50kg真空感应熔炼 模铸 1200℃30分钟加热 后热轧成25mm厚的 板材 性能测试
线切割成不同形状 后加工成各种试样
进行相应的热过程 (热模拟或热处理)
实验程序－钢的化学成分（质量分数 %)
实验程序－热模拟试验
1. 连续冷却转变 试样以20℃/s 加热到 1100℃ ，保温10分 钟进行奥氏体化 2. 等温转变 以5℃/s 冷却 到900℃ 分别再以0.5、1、2、 3和 4℃/s 的冷速冷却 到300℃，空冷至室温 最后以 3℃/s 冷却到370℃, 340℃和310℃，并分别保 温 20、25和30分钟，出炉 空冷至室温。
淬火温度，℃
18 16
淬火温度，℃
1.4
16 14
84N, 212m
42N,212m
84N, 140m
42N,140m
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
磨损率，mg/m
磨损率，mg/m
14 12 10 8 6 4 2 0
860 890 920 950 1000 1050
1.2
磨损率之比
950℃+250 ℃
1000℃+250 ℃
1050℃
不同工艺热处理的2号钢的TEM观察和EDX 分析结果
2号钢中析出颗粒的 TEM-EDS成分分析结果(mass%)
经不同工艺热处理后2号钢的力学性能
不同工艺热处理后2号钢不同磨损条件下的磨损率 （mg/m）
24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
研究背景和意义、基本思路
所开发耐磨钢的应用领域：应该是建筑、 矿业、土木工程和耕作等领域所必需的 耐磨材料；这些领域具有土壤、沙粒、 石头等坚硬的磨损，变化的应力和轻的 冲击这样的条件。
实验程序
化学成分设计和熔炼 均匀化、热轧 热处理(淬火、快速冷却和回火) 微观组织观察(光学显微镜和TEM) 机械性能检测(强度、韧性、硬度) 耐磨性试验(销盘试验法；磨损率表征耐磨性) 耐磨性分析(磨损表面观察，SEM)
860 890 920 950 1000 1050
磨损率之比
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
(g)
(i)
(k)
板条马氏体
(h) (j)
板条马氏体
(l)
板条马氏体
经不同温度奥氏体化后淬火和淬火+回火处理的1号钢的组织 (g) 950℃×30min WQ; (h) 950℃×30min WQ + 250℃×1h; (i)1000℃×30min WQ; (j) 1000℃×30min WQ + 250℃×1h; (k) 1050℃×30min WQ; (l) 1050℃×30min WQ + 250℃×1h.
实验结果和分析讨论
1号钢热轧态组织: 铁素体+粒状贝氏体
(a)
(c)
(e)
针状马氏体
(b)
针状马氏体+板条马氏体
(d) (f)
板条马氏体
经不同温度奥氏体化后淬火和淬火+回火处理的1号钢的组织 (a) 860℃×30min WQ; (b) 860℃×30min WQ + 250℃×1h ; (c) 890℃×30min WQ; (d) 890℃×30min WQ + 250℃×1h ; (e) 920℃×30min WQ; (f) 920℃×30min WQ + 250℃×1h ;
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Hale Waihona Puke (f)经不同温度奥氏体化后淬火和淬火+回火处理的2号钢的TEM照片 (g) 950℃×30min WQ; (h) 950℃×30min WQ + 250℃×1h; (i)1000℃×30min WQ; (j) 1000℃×30min WQ + 250℃×1h; (k) 1050℃×30min WQ; (l) 1050℃×30min WQ + 250℃×1h.
研究背景和意义、基本思路
传统的金属耐磨材料：铸钢，包括高合 金高锰钢、中合金钢、低合金钢；铸铁， 包括低铬铸铁和高铬铸铁。
研究背景和意义、基本思路
一些典型耐磨钢的规格及其生产厂家和商标
研究背景和意义、基本思路
1.
2.
3.
传统耐磨钢铁材料的优缺点： 高猛或中锰铸钢：只适合在硬磨料、高 应力和高冲击条件下使用；屈服强度低、 易变形；只能铸造。 低合金和中合金钢：低的成本；优异的 综合力学性能（强度和韧性的良好配 合）；优异的加工处理性能。 铸铁：本身较脆；只能铸造
42N,212m
1.4
14
84N,140m
42N,140m
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
磨损率，mg/m
磨损率，mg/m
磨损率之比
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 890 920 950 1000 1050
8 6 4 2 0
860 890 920 950 1000 1050
磨损率，mg/m
850
900
950
1000
1050
磨损率，mg/m
212 μ 212 μ 140 μ 140 μ
m m m m
84N 42N 84N 42N
24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
212 μ 212 μ 140 μ 140 μ
m m m m
84N 42N 84N 42N
淬火温度, ℃
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
850
900
950
1000
1050
-20℃冲击 韧性，J
延伸率,%
1号钢淬火 1号钢淬火＋回火 2号钢淬火 2号钢淬火＋回火
淬火温度, ℃
850
900
950
1000
1050
淬火温度，℃
1号和2号钢力学性能随淬火温度变化曲线 (a)屈服强度; (b)抗拉强度；(c)延伸率；(d)-20℃冲击韧性
42N, 140m
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
磨损率，mg/m
磨损率，mg/m
12 10 8 6 4 2 0
860 890 920 950 1000 1050
1.2
12 10 8 6 4 2 0
860 890 920 950 1000 1050
磨损率之比
1.0 0.8 0.6 0.4
84N 42N 84N 42N
24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
212 μ 212 μ 140 μ 140 μ
m m m m
84N 42N 84N 42N
850
900
950
1000
1050
淬火温度, ℃
淬火温度对1号钢磨损率的影响 （a） 淬火处理; （b） 淬火+回火处理
(g)
(i)
(k)
(h)
(j)
(l)
经不同工艺处理后1号钢试样的TEM观察结果 (a) 950℃×30min WQ; (b) 950℃×30min WQ+250℃×1h; (c) 1000℃×30min WQ; (d) 1000℃×30min WQ+250℃×1h; (e) 1050℃×30min WQ; (f) 1050℃×30min WQ+250℃×1h.
研究背景和意义、基本思路
拟开发耐磨钢板的特征：尺寸精度（长 度，宽度，厚度）高；强度、韧性等机 械性能可根据不同工作条件进行调整； 焊接性能良好； 热轧态可用或经过简单热处理后可用。
研究背景和意义、基本思路
开发这类耐磨钢板的基本思路：
高性能(HB≥450,适当的屈服强度、高的抗拉 强度、高的延伸率)；低成本(≤$800/t)； 组织为低碳马氏体，粒状贝氏体，贝氏体+残 余奥氏体； 主要合金元素为Mn, Si 和Cr; 以Mo, B, V微合 金化； 不热处理或简单热处理。