【正文】 了一條發(fā)揮奧氏體錳鋼潛力的新途徑 [4]。其化學(xué)成分大致為: C1. 53%，Si 0. 55%，Mn 18. 2%，Cr 2. 65%，Ti 0. 22%，Re 0. 35%, P0. 06%, S0. 05。合金元素的加入主要是控制碳化物的析出和改善屈服極限。鑰:合金元素 Mo 可以緩解碳的擴(kuò)散速度，能抑制碳化物的析出和珠光體的形成。釩的加入使硬度提高，當(dāng)含量較高時(shí)沖擊韌性下降。 高 錳 鋼 的 變 質(zhì) 處 理因?yàn)樘蓟镂龀鰧?dǎo)致高錳鋼韌性迅速降低的一個(gè)重要因素是這些碳化物通常趨于沿奧氏體的晶界析出，并且這些碳化物往往呈現(xiàn)出對(duì)材料韌性最不利的片狀或針狀。圖 為含 13 %Mn 的 FeMnC 三元合金相圖的截面圖。當(dāng)高錳鋼受到?jīng)_擊、壓力等應(yīng)力作用產(chǎn)加工硬化，其顯微組織會(huì)出現(xiàn)許多滑移帶，甚至出現(xiàn)晶粒扭曲、滑移帶彎曲或滑移臺(tái)階 [27]，如圖 (c)所示。鑄態(tài)組織中有大量的碳化物和共析分解的珠光體組織，鋼的硬度較高，約為 200}230HB。高錳鋼實(shí)際使用硬度是表層的加工硬化硬度，可高達(dá) 600HB。此外加工硬化和實(shí)際工礦條件對(duì)鋼的耐磨性也有很大的影響 [3]。重稀土（又稱釔組）包括：鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。因此，它們的化學(xué)活潑性很強(qiáng)，能與鋼中的一系列有害雜質(zhì)生成熱力學(xué)上極為穩(wěn)定的化合物，使鋼凈化。稀土在煉鋼溫度下的蒸汽壓也很低，這是稀土在煉鋼中應(yīng)用勝于鈣和鎂的主要原因。實(shí)踐證明，稀土能極大地改善高錳鋼的性能 1)凈化鋼液，改善高錳鋼的冶金質(zhì)量。 凈 化 鋼 液稀土元素化學(xué)性質(zhì)活潑，和鋼液中的[S],[O],[H],[N]都能形成穩(wěn)定化合物。稀土加入一方面減少硫化物夾雜的數(shù)量，最主要的改善了形狀，大小，分布，大大降低了非金屬夾雜對(duì)高錳鋼的有害作用。高錳鋼在液化時(shí)易氧化，其主要氧化物夾雜為 MnO,分布于晶界，是晶界脆化，高溫時(shí)易產(chǎn)生熱裂。從表 31 數(shù)據(jù)可以看出，加入稀土后，高錳鋼的氧，硫和氮含量均有明顯降低。稀土加入高錳鋼液，主要形成稀土氧化物和稀土硫化物兩大類型非金屬夾雜，經(jīng)研究這些夾雜和奧氏體的錯(cuò)陪讀只有 3%，完全可以作為結(jié)晶時(shí)的異質(zhì)晶核，細(xì)化高錳鋼的一次結(jié)晶。在結(jié)晶過(guò)程中，稀土元素在基體和其他相中分配系數(shù)很?。ㄐ∮?） ，其表面活性大大增加。 抑 制 碳 化 物 生 長(zhǎng)稀土元素原子半徑大，融入高錳鋼后主要存在于晶界空穴等缺陷中，所以稀土原子大多以內(nèi)吸附的形式存在于晶界，降低晶界的界面能，使碳化物在晶界形核困難。這些碳化物一次結(jié)晶時(shí)就彌散于晶內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)溫度降至奧氏體中開始析出碳化物時(shí)（960℃） ，成為碳化物析出的的結(jié)晶核心，增加了高錳鋼奧氏體晶內(nèi)彌散析出碳化物的數(shù)量。如鈰（Ce）的原子半徑為，鐵則為 ，原子半徑相差 42%。（c）質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化稀土夾雜物顆粒細(xì)小，堅(jiān)硬。實(shí)驗(yàn)證明，稀土不僅可強(qiáng)化原始奧氏體，提高顯微硬度，而且可以加工硬化層，提高硬化層最表層（小于 ）的硬度?，F(xiàn)就常用的氧化法冶煉工藝而言，必須做到下述幾點(diǎn)：（1）配碳量應(yīng)保證氧化期脫碳量在 %以上；（2）爐料熔化到 60%～80%以后，扒推料并加助熔碎鐵礦石為料重的 1%左右；（3）熔化期總渣量為鋼液質(zhì)量的 2%～4%,氧化期為 2%～5%；（4）化清后，若熔池中磷高時(shí)可流渣或扒渣，若碳低時(shí)可先增碳后在氧化；（5）測(cè)溫時(shí)間不少于 20s 時(shí)，加礦石氧化，每批礦為料重的 1%～5%.兩批間隔時(shí)間為 6～7min,分 2～3 批加入 1%。(10)稀薄渣形成后，加入烘烤過(guò)的 MNFe，使終[Mn]達(dá)到中下限；(11)加入 MnFe 后攪拌，并加入還原渣料 3%～4%。出鋼前往爐中插 Al（噸鋼 ） ，然后加一號(hào)稀土合金（噸鋼 6kg）左右（也可加入鋼包中） ，即可出鋼。20℃,保溫 3～ 后淬入水中。 稀 土 在 高 錳 鋼 中 的 加 入 方 法稀土有著廣泛的使用價(jià)值，在冶金行業(yè)中應(yīng)用尤為突出。 課 題 的 主 要 研 究 內(nèi) 容（1）本實(shí)驗(yàn)在高錳鋼的成份基礎(chǔ)上，加入的稀土元素 Ce 和 La，然后水韌處理、看成份、夾雜物等。（5）研究稀土元素 Ce，La 對(duì)高錳鋼力學(xué)性能影響。、 成 分 設(shè) 計(jì)試樣的成分配制是高錳鋼為基體并加入一定量的稀土元素來(lái)實(shí)現(xiàn)的。錳鋼水韌處理試樣：670℃保溫 2h, 960℃保溫 2h, 1090℃保溫 入水。因此確定本試驗(yàn)確定水韌處理保溫時(shí)間為 。在機(jī)械拋光機(jī)上進(jìn)行拋光，然后用酒精沖洗；腐蝕液用 4%硝酸酒精。為了便于同組織圖中的鐵素體組織的照片進(jìn)行比較，用 ZEISS 蔡司金相顯微鏡，對(duì)每個(gè)試樣拍攝 100 倍、200 倍、500 倍、1000 倍照片各兩張。通過(guò)對(duì)試樣的拉伸沖擊實(shí)驗(yàn)來(lái)確定它們的力學(xué)性能，選出具有最佳性能的樣品從而確定稀土的最佳加入量范圍。 圖 稀土加入量不同的高錳鋼鑄態(tài)試樣 500 倍的光學(xué)顯微組織圖 中為稀土加入量不同的高錳鋼鑄態(tài)試樣 500 倍的光學(xué)顯微組織，1，2，3是分別加入稀土硅鐵量為 %，%，%的鑄態(tài)高錳鋼。珠光體有片狀、粒狀、針狀、類珠光體以及相間沉淀等多種形貌，形形色色，但其本質(zhì)不變。1, 2, 3稀土高錳鋼組織中有碳化物分布，這與熱處理有關(guān)。對(duì)比 2和 3可以看出看出隨著稀土加入量的增大，晶內(nèi)碳化物明顯增多,其碳化物呈彌散分布于晶粒內(nèi)部,不存在或盡量少的存在于晶界。 鈦，正方形狀 Si,Al,O 白灰區(qū)域 黑色是鈦，白色是稀土硫化物稀土液滴形成，白色區(qū)域?yàn)橄⊥?，黑色區(qū)域?yàn)殁仯阡撘耗踢^(guò)程中形成。稀土可以和 S 形成 R3S4, RS(熔點(diǎn) 19000C )，和 S, O 形成 R2O2S，和 H 形成 RH2，RH 3 型化合物，和 C 形成 RC2, RC, RZC:型碳化物(熔點(diǎn) 20220C 以上)，和鉛、錫、銻等低熔點(diǎn)金屬形成高熔點(diǎn)化合物。夾雜物的尺寸與稀土元素的聚集量有關(guān)，稀土元素越多，吸附的其他雜質(zhì)元素就越多，稀土元素越少，吸附的其他元素也就越少。材料屈服后強(qiáng)度隨應(yīng)變直線上升,加工硬化明顯,維持較長(zhǎng)段的均勻變形。Grassel 等系統(tǒng)研究了了 FeMnA1Si 系高錳鋼的組織、力學(xué)性能、以及變形機(jī)制，發(fā)現(xiàn) Mn 元素在 15 %～30%之間變化時(shí)，F(xiàn)eM nA1 Si 系高錳鋼呈現(xiàn)出不同的加工硬化特征。一方面，形變生成的孿晶層片呈交織狀分布于奧氏體晶粒內(nèi)分割品粒，實(shí)質(zhì)上起到了亞晶界的作用，在一定程度上起著細(xì)化基體的作用，對(duì)強(qiáng)韌性也有一定的貢獻(xiàn)。稀土對(duì)沖擊韌性的改善，主要因?yàn)榧?xì)化晶粒和凈化鋼液，改善了非金屬夾雜物的形狀，大小，數(shù)量和分布。稀土加入能細(xì)化晶粒，促進(jìn)位錯(cuò)密度提高，加快了加工硬化速度，使耐磨性調(diào)高。、 不 同 稀 土 加 入 量 高 錳 鋼 斷 口 分 析將斷裂件的斷口經(jīng)除銹清洗后，可見(jiàn)斷口平齊，無(wú)明顯塑性變形，在晶界上，夾雜物阻礙晶粒長(zhǎng)大，破壞了材料的連續(xù)性，為典型的沿晶斷裂。 分布于奧氏體基體。計(jì)云萍導(dǎo)師在我的實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中不斷的指導(dǎo)，及時(shí)的指出論文當(dāng)中的缺點(diǎn)與不足，給了我很大的幫助,在此表示由衷的感謝。最后，祝所有老師和同學(xué)們身體健康，工作順利。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，給予我很大幫助的霍文霞學(xué)姐，陳濤，房威同學(xué)表示由衷的感謝。參 考 文 獻(xiàn)[1] 陳希杰高錳鋼 .北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 1989 [2] .北京:冶金工業(yè)出版社，2022, 12[3] 朝志強(qiáng)，呂宇鵬，1998[4] 李樹索，陳希杰 .，1998[5] 謝敬佩，李衛(wèi)，: 機(jī)械工業(yè)出版社，2022[6] 超高錳鋼大錘頭的研究和應(yīng)用 .水利電力機(jī)械， 2022[7] 趙四勇，涂小慧，, (4):34[8] 許沂，袁曉光，[9] 魯幼勤，王夏和 .，1999[10] 丁厚福、盧書媛、材料科學(xué)與工程，2022[11] 呂宇鵬，李士同，1998[12] 劉世永，史雅琴，1996[13] 朱瑞福，王世清，(SG)GrT ，1991[14] 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ANSI/ASTM A12878a[15] 法國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) NFA3271 1962[16] 王洪發(fā). , (9)[17] 陳紹春，陳希杰，2022[18] 肖漢杰，王玉瑋 ., 6):15[19] 朱瑞富，朝志強(qiáng)，1997[20] 呂宇鵬，朱瑞富，1998[21] 李樹索，陳希杰 .，1997[22] 章守華，吳承建 .:冶金工業(yè)出版社，1992[23] Joy，G .D.，Nuttingproperties of . 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