【正文】 設(shè) 備DK77 電火花數(shù)控線切割機(jī)床（Mo 絲切割機(jī)） ，砂輪機(jī)，砂紙，拋光機(jī)，ZEISS 蔡司金相顯微鏡，QUANTA 400 型環(huán)境掃描電子顯微鏡（SEM ） ，萬能材料沖擊試驗(yàn)機(jī) WDW200D 電子式萬能試驗(yàn)機(jī)等。一般生產(chǎn)高錳鋼鑄件的稀土加入方法，通常以稀土硅合金形式，用專用設(shè)備加入鋼包中，力求避免和鋼渣接觸，且在加稀土?xí)r（即冶煉末期，出鋼前）必須對鋼液強(qiáng)化終脫氧，添加適量的覆蓋渣；提出出鋼溫度（應(yīng)比正常出鋼溫度高 20～30℃） ；在高錳鋼中甲稀土硅合金按鋼液質(zhì)量的 %～%為合適；將稀土破碎成 30～60mm 小塊，裝于鋼筋焊制的小筐內(nèi)加入 [2]。選擇最高固溶溫度 1080177。石灰：螢石=1：1，并加%SiFe,1%MnFe。稀土元素在高錳鋼中不僅由于上述諸方面的強(qiáng)化作用，而且由于它的原子半徑比鐵大很多，因此它溶于奧氏體中的結(jié)果，必須提高其原始顯微硬度，從而強(qiáng)化晶體和增加基體的硬化能力，提高 ZGMn13 鋼奧氏體加工硬化程度。（b）固溶強(qiáng)化稀土對高錳鋼的固溶強(qiáng)化，是利用其原子半徑與鐵的原子半徑不同，產(chǎn)生晶格畸變，提高對位錯運(yùn)動的阻力而達(dá)到的。稀土的這種孕育作用對于單相結(jié)晶的奧氏體高錳鋼尤為重要。圖 32 稀土元素對高錳鋼晶粒生長的影響結(jié)晶過程中稀土在液固兩相界面上富集，阻礙原子擴(kuò)散，阻礙固相從液相中獲得相應(yīng)的原子，則阻礙晶粒長大，達(dá)到抑制柱狀晶發(fā)展，細(xì)化等軸晶粒的效果。稀土加入能和鋼液中的[H],[N]形成較為穩(wěn)定的化合物，如 REH2,REH3,REN 等，固定了鋼液中的氣體，減少了高錳鋼鑄件氣孔缺陷。4)強(qiáng)化作用。因此，稀上加入鋼液不致發(fā)生不熔化和揮發(fā)問題，也不會發(fā)生強(qiáng)烈沸騰和噴濺現(xiàn)象。輕稀土（又稱鈰組）包括：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。水韌處理后奧氏體的硬度約為 170～230HB。高錳鋼的鑄態(tài)組織的特點(diǎn)使其性能很差，需經(jīng)過水韌處理后才能使用，經(jīng)過水韌處理后的組織應(yīng)為單一的奧氏體組織，但由于冷速不足，固溶溫度低，保溫時間短，導(dǎo)致碳化物不能完全溶解，而在晶內(nèi)或晶界殘留有少量的碳化物 [2]，如圖 (b)所示。硅含量大于 0. 65%,鋼的裂紋傾向增加，在高錳鋼中硅的含量一般控制在 0. 6%以下。Cr 能提高鋼的淬透性和耐磨性，也能提高鋼的屈服強(qiáng)度，但是在常溫下隨鉻含量的增加，高錳鋼的沖擊韌性有所降低。我國安徽電力修造廠利用這一原理開發(fā)了一種超高錳鋼 ZGMn18Cr2Ti，提高錳含量可以固溶較多的合金元素，再通過變質(zhì)處理和以后的沉淀強(qiáng)化處理，就能進(jìn)一步提高韌性和加工硬化能力。 (b)降低碳錳含量Mn 在鋼中是促進(jìn)奧氏體形成元素，在保證奧氏體組織的前提下，隨著 Mn 含量降低，奧氏體穩(wěn)定性下降，但加工硬化能力增強(qiáng)。在原高錳鋼的成分基礎(chǔ)上，適量添加 Ti，V，Nb，W，B，N 和 Re 元素，形成高熔點(diǎn)化合物，細(xì)化晶粒來發(fā)揮作用。在固溶處理后的水淬過程中受冷卻速度的限制，容易析出脆性碳化物引入脆性相。標(biāo)準(zhǔn)型奧氏體高錳鋼的主要化學(xué)成分是碳和錳，經(jīng)水韌處理后可以獲得單一的奧氏體組織。雖然高鉻鑄鐵耐磨性高，但脆性大，只適合于低沖擊工況。采用拉伸沖擊測試、金相觀察,SEM 等方法研究了不同稀土加入量對高錳鋼微觀組織、拉伸沖擊力學(xué)性能及斷口形貌的影響并采用能譜儀測定材料的物相組成。因此被廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建材、電力和鐵路等部門所使用的耐磨件上，如挖掘機(jī)鏟齒、球磨機(jī)襯板、錘式破碎機(jī)錘頭及襯板、拖拉機(jī)履帶板和鐵路道岔等 [3]。而高錳鋼在高沖擊負(fù)荷作用下才能表現(xiàn)出最佳的耐磨性，在此情況下沖擊韌性是一個很重要的性能指標(biāo)。為了克服傳統(tǒng)高錳鋼所表現(xiàn)出來的弱點(diǎn)或降低它們的影響，國內(nèi)外學(xué)者為此進(jìn)行了許多研究，其中改型高錳鋼、合金化高錳鋼、超高錳鋼及介穩(wěn)奧氏體錳鋼的研究都取得了許多有益的進(jìn)展 [1113]，一些國家以將改進(jìn)型的奧氏體錳鋼納入國家標(biāo)準(zhǔn) [14,15]。近年研究表明，在非強(qiáng)烈沖擊工況條件下，在含 C 量超過1%時，每增加 0. 1% C，耐磨性提高 5%～10%。美國 Climax 公司研制的奧氏體中錳鋼，開辟了一條發(fā)揮奧氏體錳鋼潛力的新途徑 [4]。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。釩的加入使硬度提高，當(dāng)含量較高時沖擊韌性下降。圖 為含 13 %Mn 的 FeMnC 三元合金相圖的截面圖。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。此外加工硬化和實(shí)際工礦條件對鋼的耐磨性也有很大的影響 [3]。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。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。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高錳鋼的有害作用。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。在結(jié)晶過程中，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。這些碳化物一次結(jié)晶時就彌散于晶內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)溫度降至奧氏體中開始析出碳化物時（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。（c）質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化稀土夾雜物顆粒細(xì)小，堅(jiān)硬?，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，若熔池中磷高時可流渣或扒渣，若碳低時可先增碳后在氧化；（5）測溫時間不少于 20s 時，加礦石氧化，每批礦為料重的 1%～5%.兩批間隔時間為 6～7min,分 2～3 批加入 1%。出鋼前往爐中插 Al（噸鋼 ） ，然后加一號稀土合金（噸鋼 6kg）左右（也可加入鋼包中） ，即可出鋼。 稀 土 在 高 錳 鋼 中 的 加 入 方 法稀土有著廣泛的使用價值，在冶金行業(yè)中應(yīng)用尤為突出。（5）研究稀土元素 Ce，La 對高錳鋼力學(xué)性能影響。錳鋼水韌處理試樣：670℃保溫 2h, 960℃保溫 2h, 1090℃保溫 入水。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。通過對試樣的拉伸沖擊實(shí)驗(yàn)來確定它們的力學(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。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。對比 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。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。材料屈服后強(qiáng)度隨應(yīng)變直線上升,加工硬化明顯,維持較長段的均勻變形。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，對強(qiáng)韌性也有一定的貢獻(xiàn)。稀土加入能細(xì)化晶粒，促進(jìn)位錯密度提高，加快了加工硬化速度，使耐磨性調(diào)高。 分布于奧氏體基體。最后，祝所有老師和同學(xué)們身體健康，工作順利。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] 美國國家標(biāo)準(zhǔn) ANSI/ASTM A12878a[15] 法國國家標(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 . Effect of secondphase particles on the .1971[24] 余宗森，褚幼義 .:冶金工業(yè)出版社，1982[25]，2022[26]何力，金志浩，理學(xué)報，2022[27] , , . Deformation of single crystal hadfield steel by twinning and slip. Acta , 48:13451359致 　 　 謝本畢業(yè)論文指導(dǎo)老師計云萍導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。另一方面，變形過程中產(chǎn)生大量 CMn 原子對，對位錯核心中 C 重新取向并鎖住了位錯，導(dǎo)致位錯密度的提高，加速了加工硬化能力，是耐磨性大幅度提高。樣品編號C Mn Si 稀土硅鐵加入量（kg/t）σb/MPaδ/%ψ/%a k/J*cm2HB1 497 2562 3 2103 525 2224 5 2055 479 2306