【正文】 ........................................................................1實(shí)驗(yàn)方案 ................................................................................................................. 13 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 ...................................................................................................................1實(shí)驗(yàn)材料 ............................................................................................1熱處理 ................................................................................................1切割 ................................................................................................... 1金相制作方案 .......................................................................................1磨樣、拋光與腐蝕 ........................................................................... 1觀察組織與照相 ................................................................................1掃描電鏡（SEM ）觀察 .......................................................................1拉伸沖擊實(shí)驗(yàn) .......................................................................................14第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ................................................................................... 1組織分析 ................................................................................................................. 1不同稀土加入量鑄態(tài)下的高錳鋼的組織分析 ....................................................1不同稀土加入量、水韌處理狀態(tài)下高錳鋼的組織分析 ....................................1夾雜物分析 ............................................................................................................ 1拉伸沖擊實(shí) 驗(yàn)及其結(jié)果分析 .............................................................................2不同稀土加入量高錳鋼斷口分析 .................................................................. 24第四章 結(jié) 論 ....................................................................................................... 26參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 27致　　 謝 ..................................................................................................................28第 一 章 文 獻(xiàn) 綜 述 耐 磨 高 錳 鋼 概 述目前，國(guó)內(nèi)外在沖擊磨料磨損工況中所使用的金屬耐磨材料主要有三大類[1]，即奧氏體錳鋼，低合金高強(qiáng)度耐磨鋼及白口鑄鐵(高鉻鑄鐵)。結(jié)果表明：高錳鋼加入稀土后，晶粒得到細(xì)化，碳化物數(shù)量減少，其力學(xué)性能得到了顯著提高，且加入稀土硅合金為 %的水韌態(tài)高錳鋼力學(xué)性能最佳。 耐 磨 高 錳 鋼 的 由 來(lái) 、 發(fā) 展 歷 史 及 研 究 現(xiàn) 狀自 1882 年英國(guó)人 Robert Hadfield 發(fā)明了耐磨高錳鋼，高錳鋼的使用己有一百多年的歷史，被廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、工程機(jī)械、建材及其他經(jīng)受沖擊載荷的部件。因此，為了使高錳鋼具有較好的耐磨性和沖擊韌性的配合，含碳量不宜過(guò)高。作為耐磨材料而言高錳鋼近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和取得的進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面:. 1 改 型 高 錳 鋼為了克服傳統(tǒng)高錳鋼的不足，對(duì)此鋼種進(jìn)行了大量的研究對(duì)比。高碳高錳鋼的耐磨性遠(yuǎn)高于Mn13，如含 C 1. 78%的 GTMn 一 A 球磨機(jī)襯板的使用壽命是 Mn13 的 3. 8 倍以上。 (c)既提高 Mn 含量，又提高 C 的含量超高錳鋼是在普通高錳鋼成分的基礎(chǔ)上通過(guò)提高碳錳含量發(fā)展而來(lái)的。高錳鋼中合金元素的主要作用如下所述。稀土元素:RE 的加入可凈化鋼液、細(xì)化晶粒、抑止碳化物的生長(zhǎng)和改善夾雜物形態(tài)、分布的作用 [1,2,5,12]。由于 Mn 的加入，臨界點(diǎn) S 和 E 明顯左移。鑄態(tài)組織的硬度高低與鋼中碳含量及其它合金含量有關(guān)，碳含量增加組織中的碳化物數(shù)量增多，鋼的硬度增加。 稀 土 在 高 錳 鋼 中 的 作 用 及 其 機(jī) 理 稀 土 元 素稀土元素包括瀾系、憶和釩共 17 個(gè)元素。稀土元素具有較大的原子半徑，比鐵的原子半徑大得多，可見稀土在鐵巾不會(huì)有較大的固溶度，一般在 ～%。2)細(xì)化結(jié)晶，優(yōu)化高錳鋼組織。 高錳鋼鋼液容易吸氣，鋼液中的[H],[N]含量比普通鋼液要高，隨著鋼液溫度降低和結(jié)晶凝固。組別 RE C Si Mn P S [O] [N]12表 31 不同處理狀態(tài)的哦化學(xué)成分及氣體含量變化/% 細(xì) 化 晶 粒圖 32 表明，稀土對(duì)標(biāo)準(zhǔn)成分高錳鋼的晶粒粗化有明顯的抑制作用。由于選擇吸附的結(jié)果，它們大多富集在正在長(zhǎng)大晶體與鋼液的界面上，建立起一層吸附薄膜，阻礙并降低了晶體長(zhǎng)大的傾向。 強(qiáng) 化 作 用（a）晶界強(qiáng)化由于稀土元素的化學(xué)性質(zhì)異?；顫?，和氧，硫有很大的親和力，它能奪取鋼中的氧化物和硫化物中的氧和硫形成稀土化合物，這種化合物能夠從鋼液中大量上浮排除，使鋼液凈化。電鏡觀察表明，鋼中有一定量（幾十到幾百納米）的稀土質(zhì)點(diǎn)。（6）最后一批礦石加入 5min 后攪拌，待碳合乎要求后，加錳鐵調(diào)整碳的成分，是鋼液中錳含量達(dá)到 %以上；（7）清潔沸騰后 3～5min 攪拌，取樣分析[C],[Mn],[P],并使[P]%。 稀 土 高 錳 鋼 的 水 韌 處 理它與一般高錳鋼大體相同。為此，廣大冶金工作者探索出了多種稀土合金在鋼中的加入方法。第 二 章 、 實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容實(shí)驗(yàn)以高錳鋼為原料，鈰(Ce)和鑭（La）為稀土添加劑，按含量的不同分組，并給予一定的熱處理。水韌處理的溫度通常是 1050℃～1100℃。腐蝕時(shí)間為 5～10 秒，然后用酒精沖洗，電吹風(fēng)吹干。第 三 章 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 分 析、 組 織 分 析不同稀土加入量的高錳鋼將經(jīng)過(guò)水韌處理后試樣和未經(jīng)熱水韌理試樣，磨樣拋光，用 4%硝酸酒精腐蝕，在蔡氏光學(xué)顯微鏡下觀察其組織。圖 中可以清晰地看到片狀珠光體。、 夾 雜 物 分 析 圖 相同稀土加入量不同熱處理狀態(tài)高猛鋼的夾雜物 500 倍掃描照片圖 為相同稀土加入量不同熱處理狀態(tài)高猛鋼的夾雜物 500 倍掃描照片，1，3，5分別為加入稀土硅鐵合金為 %,%,%的鑄態(tài)高錳鋼，2，4，6分別為加入稀土硅鐵合金 % ,%, %的水韌態(tài)高錳鋼。加入稀土后非金屬夾雜物 MnO, 、鐵錳硅酸鹽等的熔點(diǎn)提高。達(dá)到最高強(qiáng)度后馬上失效,基本無(wú)頸縮,這種現(xiàn)象取決于高錳鋼的變形機(jī)制:TRIP2TWIP 效應(yīng)。另一方面，孿生變形通過(guò)改變晶體位向?yàn)槲幌虿焕螂y滑移的滑移系的運(yùn)動(dòng)提供了可能，孿生變形增加了塑性變形方式，更利于基體金屬均勻變形，而目孿生本身也有一定的塑性形變量，故孿生變形對(duì)基體金屬塑性的增加有著積極的作用，推遲頸縮的形成，極大提高了斷后仲長(zhǎng)率。稀土加入，降低了層錯(cuò)能，層錯(cuò)能的降低必然促使大量孿晶形成，大量的孿晶變形使全位錯(cuò)和不全位錯(cuò)在共格的孿晶面上受阻。（3）稀土能有效地改善高錳鋼的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等綜合力學(xué)性能，當(dāng)稀土硅鐵加入量為 %，高錳鋼達(dá)到最佳綜合力學(xué)