【正文】 ...........................................................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)。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]。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(qiáng)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(shí)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(xué)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(xì)化，經(jīng)熱處理后的組織也會(huì)有相應(yīng)細(xì)化。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。（8）熔池平靜，用秒表測定溫度，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%。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(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。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量，偏聚嚴(yán)重。材料變形過程中 ,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。另一方面，變形過程中產(chǎn)生大量 CMn 原子對(duì)，對(duì)位錯(cuò)核心中 C 重新取向并鎖住了位錯(cuò)，導(dǎo)致位錯(cuò)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(xué)們身體健康，工作順利。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。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。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。通過對(duì)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。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(jià)值，在冶金行業(yè)中應(yīng)用尤為突出。現(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%。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。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(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。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]。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(qiáng)烈沖擊工況條件下，在含 C 量超過1%時(shí)，每增加 0. 1% C，耐磨性提高 5%～10%。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(gè)很重要的性能指標(biāo)。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(duì)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。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。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。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。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(huì)發(fā)生強(qiáng)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(duì)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(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。選擇最高固溶溫度 1080177。 、 實(shí) 驗(yàn) 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。用光學(xué)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(shí)間短，導(dǎo)致碳化物溶解不完全，而在晶內(nèi)或晶界殘存碳化物。同時(shí)，高熔點(diǎn)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(xì)化晶粒。屈服強(qiáng)度的提高主要?dú)w功于稀土元素原子半徑大，其微量固溶，是晶格畸變。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之風(fēng)，平易近人態(tài)度非常令我非常感動(dòng)，使我受益