隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、對(duì)未知領(lǐng)域的深入探索,耐磨鋼服役工況也越來(lái)越復(fù)雜和嚴(yán)酷,對(duì)綜合性能（如耐磨、焊接、疲勞、腐蝕、加工成型）提出了更高要求。本文針對(duì)煤炭采運(yùn)等復(fù)雜工況下對(duì)耐磨鋼綜合性能的需求,通過(guò)理論分析、成分設(shè)計(jì)、組織選擇和工藝控制,研制了Ti微合金化馬氏體耐磨鋼。采用熱模擬、實(shí)驗(yàn)室工藝實(shí)驗(yàn)、工業(yè)化試制、力學(xué)性能檢測(cè)（拉伸、沖擊、冷彎、疲勞、殘余應(yīng)力）、微觀組織表征（高溫共聚焦顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、電子背散射衍射分析、透射電鏡）、物相分析、應(yīng)用性能研究（浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試、攪拌磨損實(shí)驗(yàn)、焊接實(shí)驗(yàn)、HIC實(shí)驗(yàn)）等方法,研究了Ti第二相析出及馬氏體組織結(jié)構(gòu)的控制方法,分析了Ti微合金化馬氏體耐磨鋼工業(yè)化生產(chǎn)中出現(xiàn)的典型問(wèn)題并提出關(guān)鍵控制要點(diǎn),最終開(kāi)發(fā)出“精細(xì)馬氏體+納米析出相”的高強(qiáng)韌性HB500耐磨鋼,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn),并深入研究了該鋼的綜合應(yīng)用性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:首先,研究了Ti微合金化耐磨鋼加熱過(guò)程中奧氏體晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)、控制軋制階段的熱變形行為、控制冷卻和熱處理階段的相變行為,通過(guò)全流程工藝控制奧氏體晶粒尺寸、Ti的析出、微觀組織和性能,為工業(yè)化生產(chǎn)... 

【文章來(lái)源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：179 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

高錳鋼水韌組織和加工硬化組織[8]

武漢科技大學(xué)博士學(xué)位論文4（a）下貝氏體（b）粒狀貝氏體圖1.2貝氏體組織耐磨鋼[11]鉬系和鉬-硼系空冷貝氏體鋼是最早的貝氏體鋼。鉬和硼都是提高鋼淬透性的元素，鉬和硼配合可以使鋼在較寬的冷卻速度范圍內(nèi)獲得貝氏體組織。但由于鉬合金價(jià)格昂貴，鉬-硼鋼的強(qiáng)韌性還比較差，限制了鉬-硼系空冷貝氏體鋼的發(fā)展。七十年代，清華大學(xué)方鴻生等用錳代替鉬，可使過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線上存在明顯的“海灣區(qū)”，使鋼的上、下曲線分離，以獲得貝氏體組織。八十年代，康沬狂等人研宄了低碳馬氏體和殘余奧氏體組成的非典型或無(wú)碳化物貝氏體，并成功研制了系列準(zhǔn)貝氏體耐磨鋼。李鳳照等通過(guò)合理控制成分和優(yōu)化冷卻制度，運(yùn)用細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化等主要強(qiáng)韌化機(jī)制及其迭加效應(yīng)，并采用微合金變質(zhì)處理，使顯微組織明顯細(xì)化、碳化物彌散分布，開(kāi)發(fā)了多元微合金化、細(xì)針狀貝氏體高品質(zhì)貝氏體耐磨鋼[12,13]。（3）馬氏耐磨鋼馬氏體耐磨鋼主要利用高硬度馬氏體提高抗磨損能力，其組織形貌見(jiàn)圖1.3。馬氏體鋼主要有高、中、低碳馬氏體耐磨鋼和多種不同合金化的馬氏體耐磨鋼。馬氏體耐磨鋼主要具有以下特點(diǎn)：合金含量較低，易于推廣應(yīng)用；采用多元復(fù)合合金化可在較大范圍內(nèi)控制硬度和韌性的匹配關(guān)系，一般硬度大于400HB，-20℃沖擊功可達(dá)20J/cm2；通過(guò)合金化提高淬透性，可使不同尺寸工件淬透，簡(jiǎn)化了熱處理工藝；馬氏體耐磨鋼加工工藝更加靈活，可鑄、可鍛、也可軋制生產(chǎn)。因而馬氏體耐磨鋼有廣闊的應(yīng)用前景和重要的推廣價(jià)值。（a）（b）

武漢科技大學(xué)博士學(xué)位論文5（a）馬氏體組織金相照片，（b）馬氏體板條透射電鏡照片圖1.3板條馬氏體微觀組織[14]馬氏體耐磨鋼主要研究方向集中于通過(guò)合金化和工藝手段提高馬氏體基體硬度和韌性上[15]。合金化方面，比如利用硅在鋼中穩(wěn)定鐵素體抑制滲碳體的作用，增加殘余奧氏體在馬氏體板條間的數(shù)量，使鋼的韌性提高，可以減少淬火的變形、開(kāi)裂；利用鉬提高鋼的高溫韌性并改善回火脆性；利用Nb、V、T細(xì)化晶粒提高韌性，獲得好的強(qiáng)韌性配合，而且高硬度Nb、V、T第二相粒子利于提高馬氏體耐磨鋼的耐磨性。工藝方面，可以通過(guò)軋制和熱處理工藝細(xì)化馬氏體組織、提高韌性；通過(guò)軋制和熱處理工藝使碳化物在基體中呈細(xì)小顆粒狀分布，既能使基體均勻強(qiáng)化又能降低對(duì)韌性的影響[16,17]。雖然馬氏體耐磨鋼的硬度、韌性得到了大幅提高，但高硬度馬氏體耐磨鋼韌性不足依然沒(méi)有得到很好解決，限制了馬氏體耐磨鋼耐磨性的提高，也限制了其使用范圍。因此，馬氏體耐磨鋼強(qiáng)韌性匹配研究及應(yīng)用仍是目前的研究熱點(diǎn)。（4）雙相組織耐磨鋼為了獲得更好的綜合力學(xué)性能以提高耐磨性，在單一奧氏體、貝氏體、馬氏體組織基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了多種雙相組織耐磨鋼，主要包括馬氏體-鐵素體、馬氏體-貝氏體和奧氏體-貝氏體雙相耐磨鋼三種。綜合利用各組織的性能特性，使其兼具有良好的強(qiáng)韌性匹配使耐磨性和綜合應(yīng)用性能得到提高，并擴(kuò)大了應(yīng)用范圍[18]，但雙相鋼由于組織不均勻性對(duì)耐腐蝕性能有一定損害。當(dāng)馬氏體-鐵素體雙相鋼作為耐磨鋼使用時(shí)，主要是以高馬氏體含量為主，其馬氏體的體積分?jǐn)?shù)通常會(huì)超過(guò)50%。馬氏體-鐵素體雙相鋼的耐磨性能高于同等成分下的其它組織類型的鋼。Jha[19]等通過(guò)對(duì)同一成分條件下不同組織類型如（a）（b）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]夾雜物屬性對(duì)NM500耐磨鋼腐蝕性能的影響[J]. 李德發(fā),吳開(kāi)明,官計(jì)生,董航宇.  金屬熱處理. 2019(11)
[2]Effective Microstructure Unit in Control of Impact Toughness in CGHAZ for High Strength Bridge Steel[J]. 楊秀芝,張李超,史玉升,YU Shengfu,DONG Chunfa,HUA Wenlin,LI Xuan.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(01)
[3]卷取溫度對(duì)Ti-V-Mo復(fù)合微合金化超高強(qiáng)度鋼組織及力學(xué)性能的影響[J]. 張可,雍岐龍,孫新軍,李昭東,趙培林.  金屬學(xué)報(bào). 2016(05)
[4]納米級(jí)碳化物及小角界面密度對(duì)Fe-C-Mo-M（M=Nb、V或Ti）系鋼耐火性的影響[J]. 張正延,孫新軍,李昭東,王小江,雍岐龍,王國(guó)棟.  材料研究學(xué)報(bào). 2015(04)
[5]熱處理對(duì)FGH96合金異常晶粒長(zhǎng)大的影響[J]. 楊杰,鄒金文,王曉峰,吉傳波,周曉明.  材料工程. 2014(08)
[6]Austenite Grain Refinement and Isothermal Growth Behavior in a Low Carbon Vanadium Microalloyed Steel[J]. Geng-wei YANG,Xin-jun SUN,Qi-long YONG,Zhao-dong LI,Xiao-xian LI.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(08)
[7]含Mo低合金鋼復(fù)合碳氮化物的析出熱力學(xué)計(jì)算模型及分析[J]. 陳泓業(yè),李勝利,劉爽,李激光,劉正東,雍岐龍,唐廣波.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2014(06)
[8]V-Ti微合金鋼的組織性能及相間析出行為[J]. 陳俊,呂夢(mèng)陽(yáng),唐帥,劉振宇,王國(guó)棟.  金屬學(xué)報(bào). 2014(05)
[9]Metallurgical Interpretation on Grain Refinement and Synergistic Effect of Mn and Ti in Ti-microalloyed Strip Produced by TSCR[J]. Xin-ping MAO,Qi-lin CHEN,Xin-jun SUN.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2014(01)
[10]Impact Toughness of an NM400 Wear-Resistant Steel[J]. SONG Hong-yu,LI Can-ming,LAN Liang-yun,ZHAO De-wen,WANG Guo-dong.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2013(08)

博士論文
[1]低碳Mn系空冷貝氏體鋼的強(qiáng)韌性優(yōu)化研究[D]. 王勇圍.清華大學(xué) 2009
[2]成分與組織對(duì)鋼的沖擊腐蝕磨損特性與機(jī)制的影響及其機(jī)理研究[D]. 杜曉東.合肥工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3239505