高韧性耐磨钢的研究

新型超高强韧耐磨钢板及其关键制备技术

新型超高强韧耐磨钢板及其关键制备技术1.引言1.1 概述钢板作为一种重要的结构材料，在各个领域中扮演着不可替代的角色。

然而，传统的钢板在一些特殊工况下，如高温、高强度和重负荷等条件下，存在着强度不够、易磨损等问题。

为了解决这些问题，新型超高强韧耐磨钢板逐渐成为研究的热点。

新型超高强韧耐磨钢板具备了出色的力学性能和磨损耐用性能。

其强度远高于传统钢板，能够承受更大的载荷。

同时，该钢板还具备良好的韧性，能够在受力过程中保持持久的变形能力，有效避免因载荷突变造成的断裂。

而其耐磨性能更是优秀，能够长时间在高磨损环境下工作而不出现显著的磨损和损伤。

为了实现新型超高强韧耐磨钢板的制备，关键的制备技术也得到了极大的关注。

通过合理的化学成分设计和非晶化控制，可以使钢板获得优异的力学性能。

同时，采用先进的工艺控制技术，如热处理和表面改性等，能够进一步提高钢板的韧性和耐磨性能。

此外，还可通过特殊的组织结构设计以及复合材料的加入，进一步增强钢板的综合性能。

总之，新型超高强韧耐磨钢板作为一种具有广阔应用前景的材料，将在工程领域中发挥重要作用。

本文将深入研究其概念、特点以及制备技术，并对其未来的发展进行展望，以期为相关领域的研究和应用提供有益的借鉴和参考。

1.2文章结构文章结构是指文章整体呈现的组织形式和框架，在确保逻辑清晰、条理分明的基础上，有助于读者更好地理解和掌握文章的内容。

本文将按照以下结构展开讨论新型超高强韧耐磨钢板及其关键制备技术：1. 引言1.1 概述引言部分将对新型超高强韧耐磨钢板的背景和意义进行介绍，提到社会发展的需求和重要性，以吸引读者进一步了解。

1.2 文章结构文章结构部分将简要说明本文的组织架构和内容安排。

具体而言，将提到以下几个方面：- 第2节将介绍新型超高强韧耐磨钢板的特点和应用领域。

通过详细阐述其在工程领域中的重要性和潜在价值，以便读者对该主题有一个全面的了解。

- 第3节将重点探讨新型超高强韧耐磨钢板的关键制备技术。

合金工具钢的高分子耐磨性能研究

合金工具钢的高分子耐磨性能研究引言合金工具钢被广泛应用于制造工具、模具和机械零件等领域，其优异的机械性能使得它成为工业生产中重要的材料之一。

然而，在一些极端环境下，如高温、高压和摩擦等条件下，合金工具钢的耐磨性能可能会受到限制。

本文将重点研究合金工具钢的高分子耐磨性能，并探讨不同因素对其性能的影响，为高分子耐磨性能的进一步提升提供理论和实践依据。

1. 合金工具钢的高分子耐磨性能评估方法合金工具钢的高分子耐磨性能主要通过磨损试验进行评估。

常用的磨损试验方法包括滑动磨损试验和磨料磨损试验。

滑动磨损试验主要评估材料在滑动摩擦条件下的耐磨性能，常用的试验设备包括球盘式摩擦试验机和平板摩擦试验机。

该方法可测量材料的摩擦系数、磨损量和磨损表面形貌等参数，通过对不同条件下的试验结果进行比较和分析，可以评估合金工具钢的耐磨性能。

磨料磨损试验主要评估材料在磨料颗粒的冲击下的耐磨性能，常用的试验设备包括磨料磨损试验机和砂轮磨损试验机。

该方法可测量材料的磨损量、磨损深度和磨损形貌等参数，通过对不同试验条件下的磨损结果进行分析，可以评估合金工具钢在磨料磨损条件下的性能。

2. 合金工具钢的高分子耐磨性能的影响因素2.1 材料组成合金工具钢的耐磨性能受到材料组成的影响。

一般来说，添加合适的合金元素可以提高合金工具钢的硬度和耐磨性能。

常用的合金元素包含钼、钒、铬等。

钼元素可以增加钢材的硬度和强度，提高耐磨性能；钒元素可以提高合金工具钢的晶界强度，减少磨损；铬元素可以形成致密的氧化层，增加材料的耐磨性。

2.2 热处理工艺热处理工艺对合金工具钢的高分子耐磨性能具有重要影响。

合适的热处理工艺可以改善合金工具钢的晶界结构、减少内应力和晶粒尺寸，从而提高材料的硬度和耐磨性能。

常用的热处理工艺包括淬火、回火和调质处理等。

淬火是通过快速冷却来产生马氏体组织，增加合金工具钢的硬度。

回火工艺可以在淬火后进行，通过适当的加热和冷却过程来消除淬火产生的脆性，提高材料的韧性。

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。

超高韧性高铬多元合金耐磨铸铁的研究和应用

0.8 ~1.0 2.1.6 钒含量的确定钒是强的碳化物形成和增加激冷深度的元素 0.1 ~0.3 的钒即可细化白口铁的组
织减少粗大的柱状晶组织加钒析出二次碳化物降低基体的含碳量提高马氏体开始转变温度(Ms) 提高淬透性加钒对提高硬度韧性均有利考虑成本选择加钒 0.3 ~0.5
2.1.7 锰含量的确定锰扩大奥氏体相区降低马氏体开始转变温度(Ms) 本课题中 Cr/C 高已保证了奥氏体的稳定性为避免在发生马氏体转变时由于锰量过高而产生粗大的针状马氏体确定锰含量为 0.4 ~0.8 2.1.8 硅含量的确定硅固溶于奥氏体基体中在共晶碳化物的周边硅浓度有所富集使铬浓度降低易形成硬而脆的马氏体和微观裂纹并沿界面扩展是材料微观剥落的促成因素因此高铬铸铁中的硅含量不宜过高控制在 0.3 ~0.6 2.1.9 稀土复合变质剂加入稀土复合变质剂使晶粒细化碳化物分散断网均匀分布能变质夹杂起到脱氧脱硫去气的作用加入量为 0.20~0.30 综上所述化学成分设计范围如表 1
硬度：ＨＲC64.8 冲击韧性 ak27.2J/cm2
4
第六届 21 省 4 市铸造学术会议论文
２．４．１１成分的试样经过１０８０／２ｈ＋２８０／３ｈ热处理后的扫描电镜分析
３ａ１０００图３ｂ１５００图３ｃ３０００图３ＡＳＭ－ＳＭ扫描电镜观察高倍金相组织图
１．概述
高铬铸铁硬度高耐磨性好在国际上被称为第三代耐磨材料但它的韧性较低在中等以上的冲击磨损工况条件下使用容易剥落断裂限制了其应用范围为了充分发挥其硬度高耐磨性好的优点使其扩大用范围须大大提高其韧性为此国内外科学工作者做了大量的工作并制订了一系列相关技术标准如英国 BS4844partl975a 耐磨铸铁标准西德国家标准 DINl095 耐磨合金铸铁标准美国克利马克斯(climcx)钼公司高铬钼铸铁标准前苏联耐磨铸铁标准以及 1999 年我国经修订的抗磨白口铸铁标准等等从这些标准中我们发现国内外各类高铬铸铁化学成分大体相近其机械性能未有太大改变其热处理后硬度为 HRC56-64 冲击韧性用 20 20 110mm 无缺口试样为 ak 6-10J/cm2 用 10 10 55mm 无缺口试样为 ak 3.5J cm2 近年来国内外许多科研单位对高铬铸铁进行了大量的研究但在其韧性上都没有明显的突破为了解决高铬铸铁韧性过低的难题有的在工艺上进行改进有的采用双金属复合铸造或镶铸等方法很少有从材料本身的角度出发因其工艺操作复杂实际生产推广应用受到限制本课题的研究目的是在高铬铸铁原有成分基础上加入多元微量合金元素优化成分配比改进冶炼工艺通过对热处理工艺的试验研究使高铬铸铁基体组织中的碳化物圆整孤立均匀分布热处理后的机械性能达到硬度 HRC56-62 冲击韧性 ak 10-18J cm2(10

耐磨钢研究背景介绍

耐磨钢是一种高强度、高韧性、高耐磨性的钢材，它在工业生产中有着广泛的应用。

这种特殊的钢材因其出色的耐磨性能而受到重视。

在深入研究耐磨钢的背景时，我们可以发现高锰钢、高铬铸铁和高钒高速钢是典型的耐磨材料。

其中，高锰钢是一种历史久远且经久不衰的耐磨钢种。

它是由英国人哈德菲尔德于1883
年首先取得专利的，至今已有超过100年的历史。

近几十年来，高强度耐磨钢的开发与应用发展很快。

这类钢是在低合金高强度可焊接钢的基础上发展起来的，耐磨性能好，使用寿命可达传统结构钢板的数倍；生产工艺一般采用轧后淬火，或通过控轧和回火，综合经济性合理。

这类耐磨钢板适用于多种工况条件，因而很受用户欢迎，日本、德国、瑞典等国的一些钢铁公司都生产这类耐磨钢。

高锰钢的特点是碳和锰的含量都相对较高。

当这种钢材在面对大的冲击力和磨料磨损条件下使用时，它具有出色的加工硬化能力，这使得它在磨损过程中能够持续保持其性能。

与此同时，以高铬铸铁和高钒高速钢为代表的耐磨合金主要是依赖于其高强度和韧性的基体来抵抗磨损。

随着国家制造业的快速发展，对高级耐磨钢的需求逐渐上升。

但是当前国内能够生产此类高质量耐磨钢的企业数量仍然有限，大部分高质量的耐磨钢材料仍然依赖进口。

这也意味着在未来，耐磨钢的研究与开发仍有巨大的潜力和市场前景。

高强韧性低合金耐磨钢的开发与研究_曹艺

：，ｒｏｅｒｔｉｅｓＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｖｉｅｗｏｆｕｎｓｔａｂｌｅｂａｄｌｏｗｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｔｏｕｈｎｅｓｓａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｓｈａｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃ－ｐｐｐｇｐ，ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔｅｅｌ６～６０ｍｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓＮＭ３６０ａｎｄＮＭ４００ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔｅｅｌｗｉｔｈｌｏｗａｌｌｏｗａｓｒｏｄｕｃｅｄ－－ｙｐ，，ｕｅｎｃｈｉｎｅｍｅｒｉｎｒｏｃｅｓｓ．ＨｉｈｌｂｕｓｉｎＴｉｒｍｉｃｒｏａｌｌｏｉｎ３５００ｍｍＳｔｅｃｋｅｌｍｉｌｌｒｏｌｌｅｒｄｅｎｓｉｔ－Ｃ－Ｂｑｇ＋ｔｐｇｐｇｙｙｇｙｇｙａｎｄｃａｒｂｉｄｅｓｈａｒｄｅｎｍａｔｒｉｘａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｍｉｃｒｏｃｕｔｔｉｎ．Ｐｒｅｃｉｉｔａｔｅａｒｔｉｃｌｅｓｈａｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｒａｉｎｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｇｐｐｇｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔａｎｄｒｅｃｉｉｔａｔｉｏｎｓｔｒｅｎｔｈｅｎｉｎ．Ｔｈｅｌａｔｅｈａｓｏｏｄｌｏｗｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｔｏｕｈｎｅｓｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｈａｒｄ－－ｐｐｇｇｐｇｐｇｌａｔｅｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｈａｅｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ１０ｍｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｔｈｉｎｎｅｒｉｓｐｐｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｏｆｔｈｅｒｏｄｕｃｔｓｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｃｕｓｔｏｍｅｒ＇ｓｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔ．ｗｅｌｌ．Ｔｈｅ－ｙｐｑ：；ｍ；ｍ；ｗ；ｗＫｅｗｏｒｄｓｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔｅｅｌｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｅｌｄａｂｉｌｉｔ－－ｐｐｙｙｙ

高耐磨高强韧性冷作模具钢

• （1）DT合金力学性能
• （2）DT合金的热加工特性 • 1）退火工艺 • 等温球化退火，退火硬度小于36HRC，退火组织为弥散碳化物和粒状珠光体。 • 2）淬、回火工艺 • 淬火工艺： • 600 °C回火时有高温回火脆性。 • 3）锻造工艺性能优于其他钢结硬质合金
• （3）DT合金的切削加工性 • 退火软化后切削加工性较好，能进行车、铣、刨、钻、攻螺纹等多种切削加工，一般必须采用较低的切削速度、较大的背吃刀量和中等的进给量。 • DT合金磨削加工时容易烧伤表面或产生网状裂纹，应采用高转速、小磨削量，并供给充足的切削液。 • DT合金可以进行电加工。 • DT合金制作模具一般采用组合连接方法。
九、硬质合金
• 1.金属陶瓷硬质合金
• 此类合金是将一些高熔点点、高硬度的金属碳化物粉末(如WC、TiC等〕和粘结剂(Co 、Ni 等〉混合后，加压成型，再经过烧结而成的一种粉末冶金材料。根据金属碳化物种类通常将其分为钨钴类硬质合金和钨钴钛类硬质合金。冷冲模用硬质合金一般是钨钴类。 • 金属陶瓷硬质合金的共性是:具有高的硬度，高的抗压强度和高的耐磨性，脆性大，不能进行锻造及热处理主要用来制作多工位级进模，大直径拉深凹模的镶块。
• （3）GM钢的应用范围 • GM钢具有最佳的强韧性和耐磨性配合，同时兼有良好的冷、热加工性和电加工性。因此，在多工位级进模、高强度螺栓滚丝模和电机转子片复式冲模上已经有很多应用。其寿命比65Nb，Cr12MoV钢提高2~6 倍以上。
• 2. ER5(Cr8MoWV3Si)钢的特性 • ER5钢是在美国专利钢种的成分基础上而研制的新型冷作模具钢。与 GM钢具有类似的性能特点，而抗磨性能比GM钢要好。 • ER5钢强韧性优于Cr12MoV 钢，耐磨性远远超过 Cr12MoV 钢。 • ER5钢淬火加热温度范围宽，二次硬化效果强，热处理变形小。对于耐磨性要求高，又要保证高强韧性的模具，一般采用1120~ 1130 °C加热550 °C 回火三次的热处理工艺。回火硬度为 62~64HRC.

耐磨铸钢强韧性的研究进展

、
列。奥氏体高锰钢具有高塑性、高韧性以及低裂纹扩展等特性，是一种极好
的耐冲击磨损材料，广泛应用于矿山、机械工程及其他经受冲击负荷的机械，如挖掘机的斗齿、破碎机和磨球机的衬板、拖拉机和坦克的履带以及铁路道岔等产品。但是，高锰钢的耐磨性只有在高冲击负荷的工作条件下，才能表现出来；并且，该钢屈服强度低，初始硬度也低，磨损较快，变形严重，造成拆卸维修困难，严重影响生产率的提高。因此，在某些冲击载荷不高的场合，
据统计，全世界每年钢铁材料消耗量达７亿吨以上，其中有５Ｏ％由于材料磨损而消耗掉了。根据我国冶金、矿山、农机、煤机、电力和建材５个系统的统计。以及机械部门汽车、拖拉机、工程机械的不完全统计，估算我国年消耗金属材料达３００万吨以上。材料磨损的原因之一是因其强韧性不足，从而在冲击磨损条件下材料发生脆性剥落。因此，如何提高金属耐磨材料的强韧性是一直追求的目标。目前。关于耐磨铸钢的研究已相当广泛，特别是近２Ｏ年来，国内外根据用途和资源状况发展了一系列耐磨铸钢品种。而对于强烈冲击条件下使用的耐磨铸钢研究的还不多。本文从合金化、热处理、变质处理、熔炼工艺等方面对耐磨铸钢的强韧化影响进行了论述。
素，但其偏析系数仅为０．７２ — ０．８７，在凝固过程中，总有一部分碳偏析于凝固前沿，起细化晶粒的作用。符寒光等人通过稀土和钾、钠等元素对ＺＧ８５Ｃｒ１２
ＭｏＮｉｔＮ进行变质处理。得到了很好的效果。四、熔炼工艺
此，在某些领域采用电渣重熔技术替代锻造成为可能。如天津铁路１８局利用该技术生产的内燃机车柴油机曲轴毛坯，替代原来的锻造毛坯，取得了很好的应用效果和经济效益。因此，通过冶金方法，在炼钢时采取一些措施，来改善夹杂物和碳化物的形态和分布，成为当前强韧化研究的一个重要方向。五、研究方向目前，关于高强韧耐磨铸钢的研究虽然取得了一定的成果，但是在高冲击、高应力磨料磨损领域还存在一些不足。如ＴＰＭ型隧道掘进机所用的刀圈，该种掘进机的钻面直径为８．８１ＴＩ，同时装有７２把滚刀，工作过程中滚刀受总压力为２７００ｔ，因此滚刀承受高应力、高冲击，磨损相当严重，现在需要从国外进口，价格昂贵，为节约外汇，降低成本，急需对刀圈进行国产化研

高韧性耐磨钢热处理工艺的研究

热处理工艺进行试验研究。根据已有研究成果确定
Ⅲ Ⅲ
水
平
热处理工艺的具体参数如图１所示。２试验方法、条件及其结果．
机械１人（桶Ｉ２０热０２年第ｌ２期
其成『ＣＳＭ他ｆｉｎｆ
元素ｌＣＣＳ１ｎ１ＭＩＮｒｉＭｏｉ１ｗ
水平
Ⅱ
Ⅲ
１０．
ｌ５。
０．５
ｌ。０
０４．
０。６
０．３
０．５
含０５．．［８［２０ｏ．－．［０１量ｌ３００２０ｏ．－．ｌ１００．．．５１０．ｏ０５ｏ０５０－０
已有研究成果，通过分析，我们确定高韧性耐磨钢
成分的试验范围如表１示，通过试验确定成分最所
佳值。采用Ｒ — ．变质处理，以改善显微组织，ｅＢＶ
素、水平表如表３所示，正交表及各炉次的成分如
Ｖ
ＢｉＲｅ
２５・
分（１．１０８７。～。００１０１％）０３１。５２．００１０５５。０５ｌ。５
多场合成功地替代了高锰钢，但对于像风扇磨冲击板这类对强度、韧性和安全系数要求很高的零部
件，现有的耐磨钢仍不能满足要求。国产耐磨钢的综合性能不高，其冲击值太低，这与钢的组织的细