铸态复相钢的成分设计及其性能的研究
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摘要
本文研究通过成分优化制备铸态奥氏体—贝氏体钢，钢的成分为(wt％)0.45—0.75％C、2.0—3.0％Si、2.0-3.O％Mn、1.5—2.5％Cr及适量Mo、V、Ti、RE等。采用正交试验L_9(3~4)进行试验，熔炼温度为1560℃，浇注温度为1500—1520℃，均采用潮模砂铸造试样，对试件进行硬度试验，冲击韧性试验，磨损试验和铸钢件组织的显微硬度试验及观测显微组织和磨损分析，方差分析合金元素及其量对试件的冲击韧性、硬度、耐磨性的影响，确定最优的合金成分；用灰关联理论分析合金含量、冲击韧性和硬度等对相对耐磨性的影响程度；探讨了材料的金相组织及材料性能等对试验材料耐磨性的影响。
化学成分是影响试件硬度的主要因素，由主到次顺序为Cr、Si、C、Mn，当C(0.60％) Si(2.5％) Mn(2.0％) Cr(2.5％)硬度最佳：影响冲击韧性因素由主到次顺序为C、Si、Cr、Mn，当C(0.45％)、Si(2.0％)、Mn(2.5％)、Cr(1.5％)，冲击韧性最佳；影响试件的相对耐磨性因素由主到次顺序为Cr、C、Si、Mn，当C(0.75％)、Si(2.5％)、Mn(2.5％)、Cr(2.5％)，相对耐磨性最佳。由灰关联分析可知洛氏硬度值对材料的相对耐磨性影响最大，其它因素对耐磨性的影响排列依次为Cr、C、Mn、Si和冲击韧性。
This paper has been studied the making-up process of one kind of medium-high carbon alloy steels-the cast austenite-bainite structure steel by the means of optimum of composition, which contains (wt%) 0.45 -0.75%C, 2.0-3.0%Si, 2.0-3.0%Mn, 1.5-2.5%Cr and appropriate content of Mo> V> Ti> Re .The tests were based on the means of the orthogonal tests with L9 (34 ) . During the tests, the smelting temperature was elevated to 1560℃. The pouring temperature was 1500-1520℃. Casting samples were made in green-sand mold. After that, the series of tests including hardness, resistance to shock and abrasion were carried out. The microstructure was inspected and the abrasion was analysed and the optimum content of alloy elements were determined. The influential levels of the alloy elements content, impact toughness and hardness to the relative abrasion resistance were ascertained by the means of the gray connective analysis; furthermore, the influence on the
abrasion resistant were predicted by the analysis of the metallographic structure, the carbide , and material properties.
The elements added in the tests influence on the hardness are arranged by the orders from major to minor: Cr, Si, C, Mn- especially when their contents are 2.5%,2.5%, 0.60%, 2.0% respectively, hardness reaches the optimum. The elements influence on the impact toughness arranged by the orders from major to minor is C, Si, Cr, Mn-especially when 0.45%, 2.0%, 1.5%, 2.5% respectively, the impact toughness reaches optimum. The elements influence on the relative abrasion resistance arranged by the orders from major to minor is Cr, C, Si, Mn-especially when 2.5%, 0.75%, 2.5%, 2.5% respectively, the abrasion resistance reaches optimum.
化学成分是影响试件硬度的主要因素，由主到次顺序为Cr、Si、C、Mn，当C(0.60％) Si(2.5％) Mn(2.0％) Cr(2.5％)硬度最佳：影响冲击韧性因素由主到次顺序为C、Si、Cr、Mn，当C(0.45％)、Si(2.0％)、Mn(2.5％)、Cr(1.5％)，冲击韧性最佳；影响试件的相对耐磨性因素由主到次顺序为Cr、C、Si、Mn，当C(0.75％)、Si(2.5％)、Mn(2.5％)、Cr(2.5％)，相对耐磨性最佳。由灰关联分析可知洛氏硬度值对材料的相对耐磨性影响最大，其它因素对耐磨性的影响排列依次为Cr、C、Mn、Si和冲击韧性。
This paper has been studied the making-up process of one kind of medium-high carbon alloy steels-the cast austenite-bainite structure steel by the means of optimum of composition, which contains (wt%) 0.45 -0.75%C, 2.0-3.0%Si, 2.0-3.0%Mn, 1.5-2.5%Cr and appropriate content of Mo> V> Ti> Re .The tests were based on the means of the orthogonal tests with L9 (34 ) . During the tests, the smelting temperature was elevated to 1560℃. The pouring temperature was 1500-1520℃. Casting samples were made in green-sand mold. After that, the series of tests including hardness, resistance to shock and abrasion were carried out. The microstructure was inspected and the abrasion was analysed and the optimum content of alloy elements were determined. The influential levels of the alloy elements content, impact toughness and hardness to the relative abrasion resistance were ascertained by the means of the gray connective analysis; furthermore, the influence on the
abrasion resistant were predicted by the analysis of the metallographic structure, the carbide , and material properties.
The elements added in the tests influence on the hardness are arranged by the orders from major to minor: Cr, Si, C, Mn- especially when their contents are 2.5%,2.5%, 0.60%, 2.0% respectively, hardness reaches the optimum. The elements influence on the impact toughness arranged by the orders from major to minor is C, Si, Cr, Mn-especially when 0.45%, 2.0%, 1.5%, 2.5% respectively, the impact toughness reaches optimum. The elements influence on the relative abrasion resistance arranged by the orders from major to minor is Cr, C, Si, Mn-especially when 2.5%, 0.75%, 2.5%, 2.5% respectively, the abrasion resistance reaches optimum.
引文
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3．王焕庭．李茅华，徐善国．机械工程材料(第三版)大连理大学出版社．1998．4
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10．栾道成．魏成富．杨哿等．铸态奥氏体—贝态奥氏体—贝氏体复合强韧化耐磨铸钢衬板．铸造．1997．1：34—36
11．石德珂．材料科学基础．机械工业出版社．2000：333—334
12．刘英杰．沈万慈．许根华．球磨机磨损件的选材设计及发展趋势．矿山机械．1995．3
13．孙宝珍．朱谱藩．林慧国等．合金钢手册．冶金工业出版社．1984
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17．谢敬佩等．耐磨材料与使用工况关系研究．热加工工艺．1993．5．28
18．刘家枢．金属的磨损．冶金工业出版社．1992
19．俞德刚．钢的强韧化理论与设计．上海交通大学出版社．1990
20．李建明．磨损金属学．冶金工业出版社 1990
21．易德生．郭萍．灰色理论与方法．石油工业出版社．1992
22．林福严．曲敬信．陈华辉．科学出版社．磨损理论与抗磨技术．1993
23．陆文华．李隆盛．黄良余．铸造合金及其熔炼．机械工业出版社．1996
24．吴承建．陈国良．强文江．金属材料学．冶金工业出版社．2000
25．戴雄杰．磨擦学基础．上海科学技术出版社．1983
26．张清．金属磨损和金属耐磨材料手册．冶金工业出版社．1991
27．磨损失效分析案例编委会编．磨损失效分析案例汇集．机械工业出版社．1985
28. Dubenhsky W J and Rundman K B.Continuous Costing Transformution biagrams and Austenpering Study of Cu-MoDuctile Zrons. A F S.Transaction. 1985.93:453—462
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30. E. Dorazil etal.AFS Interational Cast Metals Journal. 1982.129.6:52—62
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42．程巨强．康沬狂．准贝氏体铸钢磨粒磨损性能研究．机械工程材料．2000．4
43．蒋业华．周荣．卢德宏等．获得贝氏体球铁控制冷却过程研究．铸造．1999．5
44．张东风．曹忠孝．低合金耐磨铸钢的研究与应用．鞍钢技术．1998．10
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49．方鸿生．薄祥正．郑燕康等．贝氏体组织与贝氏体钢．金属热处理．1998．11
50．周永欣．吕振东．铸态贝氏体白口铁磨球组织与性能的研究．热加工工艺 2001．2
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