钒钛微合金化对铸态中锰钢组织和性能及影响.pdfVIP

钒钛微合金化对铸态中锰钢组织 和-I’生能的影响 吴海平 (安徽省机械科学研究所安徽合肥230022) 摘要通过试验研究，探讨添加钒钛微合金化对铸态中锰钢的组织性能的影响，确定钒钛微合金的合适加入量，实 现铸态中锰钢在中低冲击载荷下使用具有良好的经济与社会效益。 关键词铸态中锰钢微合金化 中低冲击载荷耐磨性 1、前言 目前我国用于衬板、腭板及锤头的耐磨材料主要分为两大类：一类是多元低合金马氏体钢， 另一类是锰系奥氏体钢，而使用较为广泛的仍是高锰钢。高锰钢是借助强烈冲击下产生加工硬 化来抵抗磨损的，对于中低冲击载荷工作的高锰钢耐磨件，因其加工硬化性能得不到充分发挥， 耐磨性能很低，每年要消耗大量的金属资源。锰是我国富有元素，价格低廉，开展锰系耐磨钢 的研究，提高中低冲击载荷下的耐磨性是我国耐磨材料研究开发的方向之一。 本研究在保证铸态中锰钢基本组分的基础上，通过钒钛微合金化，以改善铸态中锰钢的组织和 性能，实现非强烈冲击载荷工况条件中锰钢的耐磨性。 2、试验内容及方法 2．1炉料及熔炼 高锰钢回炉料、低碳废钢和Z18号生铁为基本原料，用中碳锰铁和75SiFe调整成分，稀土+硅 钙合金变质处理，钒铁、钛铁进行微合金化试验；采用中频感应炉不氧化法炼钢工艺熔炼钢水，用 快速热电偶测温，当钢液达到1600。C时插铝出钢，采用冲入法进行变质处理，在1450’1470。C进行 浇注。 2．2性能试样及检测 采用10X 10×55无缺口冲击试块，化验、金相和冲击磨损试块在冲断后的冲击试块上截取。冲 行冲击磨损试验，用XJP一6A金相显微镜观察微观组织。 2．3钒钛微合金化试验方案 采用0．8％稀土合金十0．2％硅钙合金变质处理，并且随变质剂分另tJDn入不同量的v、Ti浇注试块，而 后进行硬度、冲击和磨损试验。 3、试验结果与分析 3．1微量V和Ti对铸态中锰钢铸态组织的影响 奥氏体锰钢中加入微量合金元素(如V、Ti等)可以起到细化铸态晶粒，改善铸态组织，增加 基体硬度形成抗磨硬质相，抑制铸态针状碳化物，改善夹杂物形态等作用。 钒加入钢中，多数溶入奥氏体，小部分以碳化物的形式存在；而钛是强碳化物形成元素。钒和 钛均有细化晶粒，限制铸态枝晶生长、扩大等轴晶区等作用，并有利于碳化物进一步球化{23。 试验表明，控制C、Si、Mn含量在基本组分内，V、Ti各与0．8％稀土合金+0．2％硅钙合金变质剂 的复合加入处理，显著改善中锰钢的铸态组织，未经处理的铸态组织为奥氏体基体上分布着针网状 83 磺化物(见圈1)，经处理后铸态组织为奥氏体基体上分布着团球状碳化物，且分布均匀(见图2 ’ ■，h、． ‘ 。。 · 、～’ 32微量V和Ti对铸态中锰钢机械性能的影响 微量V、”分别与稀七和硅钙舍金的复合加入处理后，对铸态中锰钢进行硬度和冲击试验．结 果见表I。 表l微量V、n与铸态中锰钢机械性能 v加入量(％) 0 01 015 02 03 05 —— ll9 12 机械I冲击Ak(J) 135 5 133 106 98 430 438 437 45 性能l硬度HRC