【正文】 7497 256表 稀土元素含量對(duì)高錳鋼力學(xué)性能的影響稀土加入高錳鋼使高錳鋼的綜合力學(xué)性能提高，其中以屈服強(qiáng)度，沖擊性能提高尤為明顯。材料變形過(guò)程中 ,應(yīng)變誘導(dǎo)的馬氏體或?qū)\晶在局部(高應(yīng)變區(qū)或元素偏聚區(qū))形成,阻止了這些區(qū)域內(nèi)位錯(cuò)的進(jìn)一步滑移以及晶格切變,促使其它區(qū)域形成高強(qiáng)馬氏體或?qū)\晶,顯著抑制縮頸產(chǎn)生。這些高熔點(diǎn)化合物在鋼液凝固前已經(jīng)是固態(tài)，所以大大提高了其在鋼的晶粒內(nèi)的分布數(shù)量。對(duì)比1和 2，3和 4，5和 6可以明顯看出水韌態(tài)高錳鋼比鑄態(tài)高錳鋼碳化物少或者沒(méi)有，對(duì)比 1 和 2，3 和 4 可以明顯看出水韌態(tài)高錳鋼中稀土偏聚，從 5和 6 我們可以看出稀土加入過(guò)量，偏聚嚴(yán)重。、 不 同 稀 土 加 入 量 、 水 韌 處 理 狀 態(tài) 下 高 錳 鋼 的 組 織 分 析 圖 稀土加入量不同的高錳鋼水韌處理后試樣的光學(xué)顯微組織圖 中為稀土加入量不同的高錳鋼不銹鋼水韌處理后照片，1，2，3，分別是加入稀土硅鐵含量為 %，%，%的水韌態(tài)高錳鋼。、 不 同 稀 土 加 入 量 鑄 態(tài) 下 的 高 錳 鋼 的 組 織 分 析 圖 稀土加入量不同的高錳鋼鑄態(tài)試樣 100 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)照片，稀土高錳鋼的鑄態(tài)組織由奧氏體（基體）和碳化物組成，晶界上存在密集的碳化物，碳化物呈彌散狀；1，2，3是分別加入稀土硅鐵量為 %，%，%的鑄態(tài)高錳鋼。、 觀 察 組 織 與 照 相采用 Axiovert25 型蔡司（ZEISS）金相顯微鏡，對(duì)試樣進(jìn)行顯微組織的觀察，比較隨著稀土加入量的增大高錳鋼顯微組織的變化，從而分析稀土對(duì)鋼的顯微組織的影響。這里主要是考慮了碳化物的充分溶解和奧氏體適宜的晶粒度。利用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡的觀察、分析稀土對(duì)高錳鋼的組織和性能的影響。歸納起來(lái)有：爐內(nèi)加入法出鋼槽內(nèi)加入法；鋼包內(nèi)加入法（它可以分為投入法，壓入法，吹氬壓入法 3 種） ；稀土合金粉鋼包噴吹法；模內(nèi)吊掛稀土棒法；中注管內(nèi)喂稀土絲法；連鑄結(jié)晶器內(nèi)喂稀土絲法等。稀土元素能降低高錳鋼水韌處理的臨界溫度約50℃。（8）熔池平靜，用秒表測(cè)定溫度，不少于 45s 時(shí)，可扒除全部氧化渣；（9）出渣后迅速加稀薄渣料，渣量為料重的 2%。因有時(shí)采用一號(hào)稀土合金而帶進(jìn)了鈦，從而形成了對(duì)提高高錳鋼強(qiáng)度非常有效的強(qiáng)化質(zhì)點(diǎn) TiN，促進(jìn)了對(duì)高錳鋼的質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化作用。同時(shí)，即使鋼中有殘留的稀土夾雜物，也會(huì)均勻地分布在基體中，大大減少了氧化物和硫化物在晶界上的析出量，是晶界得以強(qiáng)化。稀土使高錳鋼晶粒粗化溫度提到大約 100℃，因而可獲得較細(xì)的晶粒度。稀土元素表面活性的性質(zhì)和他的化合物的核心作用，使鑄態(tài)組織細(xì)化，經(jīng)熱處理后的組織也會(huì)有相應(yīng)細(xì)化。鋼中[H],[N]溶解度大幅降低，特別在凝固時(shí)有大量氣體析出，形成氣孔，其中由以氫氣孔最為嚴(yán)重。 3）抑制碳化物生長(zhǎng)。稀土元素具有中等的比重，中等難熔溫度，較小的熔化熱和很高的沸)。根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，以及它們?cè)诘V物中共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)生不同性質(zhì)的特征，這十七種稀土元素通常分為二組。水韌處理后，鋼的硬度與合金成分的關(guān)系由固溶強(qiáng)化的程度決定，但固溶強(qiáng)化的作用不及碳化物的作用。鑄件在鑄造結(jié)晶的過(guò)程中，冷速緩慢，室溫時(shí)組織是以?shī)W氏體為基體，晶內(nèi)和晶界存在大量塊狀、條狀或者針狀碳化物，晶界上碳化物呈網(wǎng)狀，如圖 (a)所示。硅:硅促使枝晶粗大及碳化物的形成。鉻:合金元素 Cr 是固溶強(qiáng)化和碳化物形成元素，一般用量 1. 5%～3. 0% 。它既具有高的加工硬化速率，又保持了高韌性的奧氏體組織，在中低沖擊工況下，具有良好的耐磨性 [20,21]。目前，一些國(guó)家高錳鋼中的碳含量趨向于向高碳方向發(fā)展。采用不同的方法，努力提高屈服強(qiáng)度和耐磨性，以滿(mǎn)足使用要求。高錳鋼優(yōu)異的耐磨性是建立在加工硬化的基礎(chǔ)上，需要在高應(yīng)力下才能充分加工硬化，但就目前耐磨件工作條件而言，高應(yīng)力工況不足 5%，絕大部分都是在中低應(yīng)力狀態(tài)下工作，因而高錳鋼不易被加工硬化，耐磨性不能充分發(fā)揮 [5]?，F(xiàn)在作為耐磨材料的高錳鋼的化學(xué)成分大致為 [4,5]:C ～1. 5 %,Mn 10～15 %,S i0. 3～1. 0%,S ≤0. 05%,P ≤0. 10%。關(guān)鍵詞：高錳鋼 稀土 Twip 效應(yīng) 力學(xué)性能ABSTRACT：Key words: High manganese steel Rare earth 目 錄第一章文獻(xiàn)綜述 .................................................................................................... 1 耐磨高錳鋼概述 ......................................................................................................... 1 耐磨高錳鋼的由來(lái)、發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 ..................................................... 1. 1 改型高錳鋼 ........................................................2 合金化高錳鋼 ............................................................................................................ 3 高錳鋼的變質(zhì)處理 .....................................................................................................4 高錳鋼的組織和性能 ................................................................................................4 高錳鋼的顯微組織 .................................................................................................... 4 高錳鋼的性能 .............................................................................................................6 稀土在高錳鋼中的作用及其機(jī)理 .........................................................................6 稀土元素 .................................................................................................................... 6 凈化鋼液 .......................................................... 7 細(xì)化晶粒 .......................................................... 8 抑制碳化物生長(zhǎng) ........................................................................................................ 9 強(qiáng)化作用 .......................................................... 9 稀土高錳鋼的生產(chǎn)工藝要點(diǎn) ................................................................................10 稀土高錳鋼的冶煉 .................................................................................................. 10 稀土高錳鋼的水韌處理 .......................................................................................... 11 稀土在高錳鋼中的加入方法 ............................................................................... 11 課題的主要研究?jī)?nèi)容 ............................................................................................. 11第二章、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 ..............................................................................................1實(shí)驗(yàn)設(shè)備 ..................................................................................................................1成分設(shè)計(jì) ..........................................