【摘要】：目前,低合金耐磨鑄鋼因合金成分含量低,綜合力學(xué)性能好,生產(chǎn)方式靈活簡便被礦山、鋼鐵、冶金等行業(yè)廣泛應(yīng)用,在國內(nèi)金屬耐磨材料行業(yè)發(fā)揮著重要作用。硅錳鋼作為低合金耐磨鋼,替代高錳鋼做為拖拉機(jī)履帶板,挖掘機(jī)斗齒等設(shè)備材料。隨著工業(yè)化不斷發(fā)展,設(shè)備要求不斷提升,傳統(tǒng)硅錳鋼逐漸不能滿足設(shè)備備件的使用需求。為了更好發(fā)揮其性價比高的優(yōu)勢,本課題以硅錳鋼為基礎(chǔ),通過成分優(yōu)化、工藝改進(jìn),開發(fā)新型Si-Mn系低合金鑄鋼,為企業(yè)襯板、斗齒等耐磨材料替代和產(chǎn)品升級提供一定技術(shù)支持。本文采用高純合金原材料與工業(yè)純鐵或Q235鋼配合熔煉試樣,首先研究硫磷含量對Si-Mn系低合金鑄鋼組織及力學(xué)性能的影響。在此基礎(chǔ)上,對中頻感應(yīng)爐進(jìn)行爐底吹氬改造,研究熔煉后期加入吹氬處理工藝對Si-Mn低合金鋼性能提升的作用。調(diào)整Si-Mn低合金鋼中碳元素含量,研究Si-Mn低合金鋼不同碳含量時的組織和力學(xué)性能,確定最優(yōu)成分搭配。在確定成分和熔煉工藝后,進(jìn)一步對Si-Mn低合金鋼的熱處理工藝進(jìn)行研究,探索淬火溫度和回火溫度的變化對Si-Mn低合金鋼組織和綜合力學(xué)性能的影響。最后,通過沖擊磨損和磨粒磨損實(shí)驗(yàn),對比最優(yōu)性能Si-Mn低合金鑄鋼耐磨性與高錳鋼和高鉻鑄鐵的優(yōu)劣。研究表明:隨著S、P含量的升高,低合金鋼硬度變化不大,沖擊韌性顯著降低;熔煉后期對鋼水爐底吹氬,低合金鋼硬度提升較小,沖擊韌性提高幅度較大;Si-Mn系低合金鑄鋼的硬度隨碳含量的增加持續(xù)增加,達(dá)到0.4%C以后增長趨緩;沖擊韌性在C含量0.33%時達(dá)到最優(yōu),后隨著C含量增加顯著下降,在C含量0.33%時組織以板條馬氏體為主,另有部分殘余奧氏體和下貝氏體分布,綜合力學(xué)性能最好,硬度為HRc48,沖擊值為Akv42J/cm2。熱處理工藝實(shí)驗(yàn)表明,隨著淬火溫度的升高,試樣硬度升高,沖擊韌性下降。在890℃淬火時,試樣綜合力學(xué)性能最優(yōu);隨著回火溫度的增大,硬度下降明顯而沖擊值略有提高,綜合力學(xué)性能在220℃回火時達(dá)到最優(yōu)。Si-Mn系低合金鑄鋼的最佳熱處理工藝為880℃正火+890℃淬火+220℃回火。沖擊磨損和磨粒磨損實(shí)驗(yàn)表明,Si-Mn系低合金鑄鋼硬度優(yōu)于高錳鋼,韌性優(yōu)于高鉻鑄鐵,組織致密,耐磨性在沖擊環(huán)境或磨粒磨損環(huán)境下都表現(xiàn)較好。該Si-Mn系低合金鑄鋼成本降低,熱處理工藝簡便,綜合力學(xué)性能較好,可用于企業(yè)替代耐磨襯板、斗齒等傳統(tǒng)材料,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【圖文】：

脆性斷裂和延性斷裂是材料斷裂的兩大主要方式，以斷裂前發(fā)生的塑性變形逡逑的大小加以區(qū)分。斷裂是金屬耐磨材料在應(yīng)用過程中最常見的失效方式，破壞性逡逑較大，如圖１－２所示，一旦發(fā)生，極易對設(shè)備產(chǎn)生損害，應(yīng)盡量避免或提前預(yù)防。逡逑７逡逑

第一章緒論逡逑使用前＿＿＿佭逡逑圖１．１材料磨損示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｗｅａｒ逡逑表層下裂紋磨損，則是最大壓應(yīng)力發(fā)生在表面，最大切應(yīng)力發(fā)生在表層以下逡逑一定位置。塑性變形在最大切應(yīng)力處最為劇烈，且因?yàn)橛薪蛔儜?yīng)力作用而出現(xiàn)反逡逑復(fù)變形，，導(dǎo)致該處材料局部弱化產(chǎn)生裂紋。這種表層下疲勞磨損形成時間短，裂逡逑紋擴(kuò)展速度相對較慢，經(jīng)常在以滾動為主的普通質(zhì)量鋼材的摩擦副中發(fā)生。逡逑影響磨損的因素以材料性能為主，包括硬度、表面粗糙度、摩擦力和潤滑等。逡逑正常情況下，材料抗磨損性能在一定范圍內(nèi)隨硬度的增大而相應(yīng)增強(qiáng)，達(dá)到一定逡逑臨界值后，則開始下降。所以，硬度不是越高越好，應(yīng)和基體硬度相適應(yīng)。另外，逡逑抗疲勞磨損性能與基體接觸間應(yīng)力的大小、工件循環(huán)速度、基體表面所用處理工逡逑藝、潤滑油量的多少等環(huán)境也有很大關(guān)系。而鋼中非塑性夾雜物、氣孔等冶金缺逡逑陷
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2650112