耐磨钢淬火剂冷却淬火后的性能及用途

发布时间:2012-11-14 16:36:42
从广泛的意义上讲表面强化结构钢、工具钢和滚动轴承钢等具有高耐磨性的钢种都可称做耐磨钢,但这里所指的耐磨钢主要是指在强烈冲击载荷、淬火剂冷却或高压力的作用下发生表面硬化而具有高耐磨性的高锰钢。 1.成分特点 对耐磨钢的主要要求是有很高的耐磨性和韧性。
  ①高碳:保证钢的耐磨性和强度。但碳过高时,淬火剂冷却淬火后韧性下降,且易在高温时析出碳化物,一般不能超过1.4%。
  ②高锰:扩大奥氏体区,与碳配合,保证完全获得奥氏体组织。
  ③一定量的硅:可改善钢水的流动性,并起固溶强化的作用。但其含量太高时,易导致晶界出现碳化物,故其质量分数为0.3%-0.8%。
2.典型钢种 常用的钢的牌号有ZGMn13等,这种钢的含碳量为0.8%-1.4%,保证了足够的耐磨性。锰11%-14%,使钢在常温下呈现单相奥氏体组织,因此高锰钢又称为奥氏体锰钢。由于机械加工困难,故基本上是铸态下使用。 20世纪70年代初由我国发明的Mn-B系空冷贝氏体钢是一种很有发展前途的耐磨钢。热加工后淬火剂冷却空冷组织为贝氏体或贝氏体-马氏体复相组织,免除了传统的淬火剂冷却淬火或淬火剂冷却淬火回火工序,降低了成本,避免淬火剂冷却淬火产生的变形、开裂、氧化和脱碳等缺陷。产品能够整体硬化,强韧性好,综合力学性能优良,得到广泛应用。 3.热处理特点 高锰钢都采用水韧处理,即将钢加热到1000 N1100℃并适当保温,使碳化物完全溶人奥氏体中,然后在水中快冷,在室温下获得均匀单一的奥氏体组织。此时钢的硬度很低(约为210HBS),而韧性很高。当工件在工作中受到强烈冲击、淬火剂冷却或强大压力而变形时,表面层产生强烈的加工硬化,同时还可能发生形变诱发奥氏体向马氏体的转变,使表面硬度在受载区急剧上升至500-550HBS。获得高耐磨性,而心部仍为具有高韧性的奥氏体组织,故高锰钢具有很高的抗冲击能力和耐磨性。需要指出的是高锰钢经淬火剂冷却处理后,不可再回火或在高于300℃的温度下工作,否则碳化物又会沿奥氏体品界析出而使钢脆化。 在一般机器工作条件下,材料只承受较小的压力或冲击力,不能产生或仅有较小的加工硬化效果,也不能诱发马氏体转变,此时高锰钢的耐磨性甚至低于一般的淬火剂冷却淬火高碳铜或铸铁。 4.用途 耐磨钢主要用于运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件。如坦克或某些重型拖拉机的履带板,铁路道岔和防弹钢板等。 合金元素在钢中与铁、碳等元素的作用,合金元素对铁碳合金状态图和钢的热处理的影响,合金结构钢和合金工具钢的分类、牌号、热处理工艺、性能及用途。着重以16Mn、20Cr、20CrMnTi、40Cr、5CrNiMo、65 Mn、60S12 Mn、GCr15、9SiCr、Cr12、W18Cr4V等钢号为例,分述各典型钢号中合金元素的作用、成分特点、淬火剂冷却、热处理工艺特点、使用状态的组织、性能和用途。 本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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