大口径耐磨钢球用低合金贝氏体钢研制

发布时间：2020-06-07 04:23

【摘要】：近年来,轧制(锻造)耐磨钢球迅速崛起,产量井喷式增加,但均为马氏体耐磨钢,一是只适合湿磨工况,二是鉴于低合金钢的淬透性限制,在大口径锻造钢球生产中,不易获得断面硬度均匀的大口径耐磨钢球,为此需要空冷条件下可获得贝氏体组织的高碳空冷贝氏体钢。目前,各大钢厂开发并得到应用的贝氏体钢均为超低碳贝氏体钢,因碳含量低,硬度和耐磨性不足,满足不了近耐磨钢球对空冷贝氏体钢的需求。本文,利用模拟和试验结合方式初步研究和探讨了中高碳空冷贝氏体钢的成分及组织性能。通过研究分析各类合金元素在合金钢中的作用的基础上,根据性能和成本并重的原则,初步确定贝氏体钢的合金成分范围为0.5~0.7wt%C、0.80~1.4wt%Si、0.7~1.7wt%Mn、0.8~1.8wt%Cr、0.5wt%Mo。然后通过材料性能模拟软件对其CCT曲线研究进行成分初选,初选出空冷连续冷却条件下能得到大量贝氏体(48%)的合金成分,分别为Fe-0.8Cr-0.7Mn-0.5Mo-0.8Si-0.5C、Fe-1.8Cr-1.2Mn-0.5Mo-0.8Si-0.6C、和Fe-1.8Cr-0.7Mn-0.5Mo-1.1Si-0.7C。其次,对这三种成分的钢进行热力学参数具体计算分析,得出理论连续冷却情况下得到贝氏体组织的冷却速度分别为0.5~3℃/s、0.2~2.2℃/s和0.3~1.9℃/s且3种合金要想得到马氏体临界冷却速度分别为8℃/s、10℃/s和15℃/s。三种合金的显微硬度、抗拉强度、2%的屈服强度都随着淬火端距离的增大而减小。随着加热速度的增加,合金的A_1温度、A_3温度均增加,在加热速度为10℃/S以下时,A_1温度、A_3温度无明显增加。在加热速度10℃/S~100℃/S时,A_3温度增加的更明显。奥氏体均匀化程度也提高,奥氏体均匀化时间缩短。基于其合金的热力学参数计算分析,得出合金Fe-0.8Cr-0.7Mn-0.5Mo-0.8Si-0.5C、Fe-1.8Cr-1.2Mn-0.5Mo-0.8Si-0.6C、和Fe-1.8Cr-0.7Mn-0.5Mo-1.1Si-0.7C在空冷冷却下都能得到贝氏体组织,为了充分验证其模拟计算结果的合理性,对三种合金都进行空冷、油冷和炉冷,通过对合金的金相、硬度、物相分析和TEM分析,得出与模拟计算的结果相吻合,并且得到,合金通过位错而使合金得以强化。为了得出试样合金的最佳奥氏体化温度和保温时间,对试样合金Fe-0.8Cr-0.7Mn-0.5Mo-0.8Si-0.5C的不同奥氏体化温度和保温时间组织和性能分析,得出,试样合金Fe-0.8Cr-0.7Mn-0.5Mo-0.8Si-0.5C的最佳奥氏体化温度和保温时间为920℃和0.75h。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142

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本文编号：2700837