【正文】 ...........................................................1拉伸沖擊實驗 .......................................................................................14第三章 實驗結(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 驗及其結(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 ................................................................................................................. 27致　　 謝 ..................................................................................................................28第 一 章 文 獻 綜 述 耐 磨 高 錳 鋼 概 述目前，國內(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，低合金高強度耐磨鋼及白口鑄鐵(高鉻鑄鐵)。高錳鋼優(yōu)異的耐磨性是建立在加工硬化的基礎上，需要在高應力下才能充分加工硬化，但就目前耐磨件工作條件而言，高應力工況不足 5%，絕大部分都是在中低應力狀態(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]。目前，一些國家高錳鋼中的碳含量趨向于向高碳方向發(fā)展。鉻:合金元素 Cr 是固溶強化和碳化物形成元素，一般用量 1. 5%～3. 0% 。鑄件在鑄造結(jié)晶的過程中，冷速緩慢，室溫時組織是以奧氏體為基體，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。根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學性質(zhì)，以及它們在礦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。 3）抑制碳化物生長。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)組織細化，經(jīng)熱處理后的組織也會有相應細化。同時，即使鋼中有殘留的稀土夾雜物，也會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，是晶界得以強化。（8）熔池平靜，用秒表測定溫度，不少于 45s 時，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%。歸納起來有：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。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。、 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。對比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有，對比 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量，偏聚嚴重。材料變形過程中 ,應變誘導的馬氏體或?qū)\晶在局部(高應變區(qū)或元素偏聚區(qū))形成,阻止了這些區(qū)域內(nèi)位錯的進一步滑移以及晶格切變,促使其它區(qū)域形成高強馬氏體或?qū)\晶,顯著抑制縮頸產(chǎn)生。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。最后，祝所有老師和同學們身體健康，工作順利。稀土加入能細化晶粒，促進位錯密度提高，加快了加工硬化速度，使耐磨性調(diào)高。材料屈服后強度隨應變直線上升,加工硬化明顯,維持較長段的均勻變形。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。通過對試樣的拉伸沖擊實驗來確定它們的力學性能，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。錳鋼水韌處理試樣：670℃保溫 2h, 960℃保溫 2h, 1090℃保溫 入水。 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)中應用尤為突出?，F(xiàn)就常用的氧化法冶煉工藝而言，必須做到下述幾點：（1）配碳量應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%。這些碳化物一次結(jié)晶時就彌散于晶內(nèi)，當系統(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。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。實踐證明，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。此外加工硬化和實際工礦條件對鋼的耐磨性也有很大的影響 [3]。圖 為含 13 %Mn 的 FeMnC 三元合金相圖的截面圖。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。近年研究表明，在非強烈沖擊工況條件下，在含 C 量超過1%時，每增加 0. 1% C，耐磨性提高 5%～10%。而高錳鋼在高沖擊負荷作用下才能表現(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。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。標準型奧氏體高錳鋼的主要化學成分是碳和錳，經(jīng)水韌處理后可以獲得單一的奧氏體組織。在原高錳鋼的成分基礎上，適量添加 Ti，V，Nb，W，B，N 和 Re 元素，形成高熔點化合物，細化晶粒來發(fā)揮作用。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化處理，就能進一步提高韌性和加工硬化能力。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。水韌處理后奧氏體的硬度約為 170～230HB。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)生強烈沸騰和噴濺現(xiàn)象。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。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。稀土元素在高錳鋼中不僅由于上述諸方面的強化作用，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。選擇最高固溶溫度 1080177。 、 實 驗 設 備DK77 電火花數(shù)控線切割機床（Mo 絲切割機） ，砂輪機，砂紙，拋光機，ZEISS 蔡司金相顯微鏡，QUANTA 400 型環(huán)境掃描電子顯微鏡（SEM ） ，萬能材料沖擊試驗機 WDW200D 電子式萬能試驗機等。用光學顯微鏡觀察組織；如果腐蝕效果不好，重新用砂紙打磨、拋光、腐蝕。高錳鋼水韌處理后為理想的單一奧氏體組織，由于受生產(chǎn)過程中冷卻速度不足的影響，沿晶界析出少量碳化物，由于水韌處理固溶溫度低，保溫時間短，導致碳化物溶解不完全，而在晶內(nèi)或晶界殘存碳化物。同時，高熔點的RC2，RC，R 2C3 型碳化物成為結(jié)晶核心，增加了結(jié)晶數(shù)量，從而細化晶粒。屈服強度的提高主要歸功于稀土元素原子半徑大，其微量固溶，是晶格畸變。老師嚴謹?shù)闹螌W之風，平易近人態(tài)度非常令我非常感動，使我受益