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高錳鋼 中錳鋼：合理設(shè)計了中錳奧氏體基耐磨鋼的成分，并選擇合適的水韌處理工藝來獲得一種介穩(wěn)的單相奧氏體組織，在此組織基礎(chǔ)上進(jìn)行不同的等溫?zé)崽幚砉に?，獲得一定量的馬氏體，以提高基體的初始硬度，又不惡化其沖擊韌度。再通過與高錳鋼(Mn13)在同等工況條件下進(jìn)行耐磨性模擬對比試驗(yàn)，來選擇適合中錳鋼在中、低沖擊磨料磨損條件下使用的熱處理工藝和組織。同時對試樣進(jìn)行了金相組織觀察及力學(xué)性能測試。 關(guān)鍵詞：中錳鋼；熱處理；耐磨性 耐磨奧氏體錳鋼早于1882年由英國冶金學(xué)家Hadfield發(fā)明，其基本成分為：11%～14%Mn，1.0%～1.4%C。這種高錳鋼在水淬后具有高韌性、高冷作硬化能力，在高沖擊載荷下使用，耐磨性好。但它同時也存在一些缺點(diǎn)，主要是屈服強(qiáng)度較低和在較小載荷下使用加工硬化能力不足等。為解決這些不足，主要采取兩種辦法：一是加入某些合金元素，在奧氏體基體上形成細(xì)小彌散分布的第二相粒子，來提高鋼的屈服強(qiáng)度；二是降低奧氏體的穩(wěn)定性，在磨粒作用下誘發(fā)馬氏體相變，提高加工硬化效應(yīng)，提高耐磨性。 介穩(wěn)奧氏體中錳鋼正是通過降低含C、Mn量來降低奧氏體的穩(wěn)定性，并通過添加少量的合金元素鉻來提高鋼的屈服強(qiáng)度。這種介穩(wěn)的奧氏體無論是溫度變化或塑性變形都有可能誘發(fā)馬氏體相變。 

中錳鋼的設(shè)計成分如表1所示。 
表1　中錳鋼設(shè)計化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))w(%) 

鋼編號	C	Si	Mn	Cr	Mo	S、P
1	0.51～ 0.60	0.3～ 0.6	8.6～ 9.5	1.0～ 1.5	／	＜0.06
2	0.61～ 0.70	0.3～ 0.6	7.6～ 8.5	1.0～ 1.5	／	＜0.06
3	0.61～ 0.70	0.3～ 0.6	7.6～ 8.5	1.0～ 1.5	0.15～ 0.30	＜0.06

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[2]： 
Ms(℃)＝550-361[C]-39[Mn]-35[V]-20[Cr]-17[Ni]-10[Cu]-5[Mo＋W]＋15[Co]＋30[Al] 

經(jīng)對設(shè)計鋼的Ms、Md估算，1號鋼Ms點(diǎn)約為-24℃；2號鋼Ms點(diǎn)約為-21℃；3號鋼Ms點(diǎn)約為-22℃。Md點(diǎn)均在室溫附近，符合設(shè)計要求。 

1.3　冶煉及鍛造 冶煉是在堿性爐襯中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行的。熔煉后鋼水澆入預(yù)先制好的干砂型中，再經(jīng)鍛造、機(jī)加工制成金相試樣、沖擊試塊、拉伸試樣及耐磨損試樣。 

1.4　水韌處理 高錳鋼Mn13的固溶處理溫度為1050～1100℃。中錳鋼在降低含碳、錳量的同時也添加了一定量的合金元素，但由于加入量較少，因此其固溶處理溫度基本同于高錳鋼，但加鉬鋼種由于鑄態(tài)組織中存在大量碳化物，需增加在1150℃保溫15～20min。 升溫速度在T＜500℃時為100℃／h，為防止奧氏體中析出較多的碳化物和大量分解為共析組織，在500～700℃之間快速升溫(200℃／h)，在700℃之后升溫速度為100℃／h，到溫保溫1.5～2h。為了防止再次析出碳化物，出爐時試樣入水溫度不得低于950℃。 

1.5　等溫?zé)崽幚?試樣經(jīng)水韌處理后，為單相奧氏體組織，其硬度較低(180～220HV)，為此需將試樣進(jìn)行等溫?zé)崽幚恚晕龀鲆欢康膹?qiáng)化相，來提高試樣的初始硬度和耐磨性。本試驗(yàn)采用了兩種不同的熱處理工藝：①分級等溫亞溫處理工藝包括兩個階段：階段的中溫等溫工藝，即將試樣加熱至550℃，保溫2～3h，出爐水冷；第二階段的亞溫等溫工藝，將試樣繼續(xù)升溫至680～700℃保溫2～2.5h后出爐水冷。中錳奧氏體在550℃經(jīng)保溫處理，此時奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，若奧氏體未轉(zhuǎn)變完全，水冷過程將發(fā)生部分馬氏體轉(zhuǎn)變，因此，中溫處理后得到的組織為：珠光體、馬氏體和殘留奧氏體。然后再升溫至680～700℃區(qū)間，這時原有的珠光體發(fā)生粒化，另一部分珠光體重新轉(zhuǎn)變成奧氏體，其相對量和含碳量取決于加熱溫度；冷卻時，這種奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)榍象w和馬氏體，此外還會殘留部分奧氏體組織。這樣，便可得到由珠光體、屈氏體、馬氏體及殘留奧氏體所組成的多相組織；②二次回火處理工藝　將水韌處理后的鋼入爐經(jīng)500℃等溫2h，出爐水冷；再重新入爐，經(jīng)380℃保溫2h，出爐水冷。 水韌處理后的中錳鋼得到單一的奧氏體組織，經(jīng)一次回火后，在奧氏體晶界附近，可析出許多碳化物及馬氏體組織，此時奧氏體轉(zhuǎn)變還未完成，一部分奧氏體將殘留下來。再將其升溫至380℃，等溫2h，碳化物形態(tài)發(fā)生改變，所得的組織將是奧氏體基體上均布的粒狀碳化物及馬氏體。

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