深冷對亞臨界處理高鉻鑄鐵硬化行為及耐磨性的影響.pdf

1、高鉻鑄鐵作為世所公認(rèn)的優(yōu)良抗磨材料，在冶金、礦山、建材、電力、水泥、筑路機(jī)械、耐火材料等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。由于在高鉻鑄鐵的顯微組織中存在著硬度高(1200～1800HV)且彼此孤立分布而不連成網(wǎng)狀的M7C3型共晶碳化物，因而高鉻鑄鐵既有較高的耐磨性又具有較高的韌性，這是它成為當(dāng)代最佳抗磨材料的基本原因。鑄態(tài)高鉻耐磨鑄鐵并不具有很好的耐磨能力，一般都要經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍芫哂泻芎玫氖褂眯阅?。高鉻鑄鐵通常采用的熱處理工藝是去穩(wěn)處理或去穩(wěn)加回

2、火處理。與去穩(wěn)處理相比，亞臨界處理不但可以避免鑄件的變形和開裂，而且由于處理溫度較低還可以節(jié)省能源、降低成本，工人的工作條件也得到改善。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，深冷處理作為一種新型的熱處理技術(shù)，可提高材料的韌性和耐磨性，延長工件使用壽命，故可以用深冷處理來改善高鉻鑄鐵的性能。 本文采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、磁性法、硬度測量和磨損實驗等方法研究了深冷對亞臨界處理高鉻鑄鐵顯微組織、硬化行

3、為及其耐磨性的影響。 結(jié)果表明，在亞臨界熱處理時，固溶于奧氏體中的C、Cr和Mo等合金元素要發(fā)生擴(kuò)散，并以二次碳化物M23C6的形式析出。由于二次碳化物的析出，降低了奧氏體中C和Cr等合金元素含量，導(dǎo)致奧氏體Ms點升高，從而使奧氏體在試樣出爐冷卻時轉(zhuǎn)變成具有較高硬度的馬氏體。隨溫度的提高，析出的二次碳化物M23C6會發(fā)生Ostwald熟化，并連接在一起，形成楔狀的M3C型碳化物。再經(jīng)深冷處理，組織中彌散析出了細(xì)微的M23C6型二

4、次碳化物，進(jìn)而使得奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為馬氏體。 在亞臨界處理加空冷處理過程中，隨著加熱溫度(400℃-650℃)的升高，高鉻鑄鐵的硬度先升高達(dá)到最高值，然后開始下降。在亞臨界處理加深冷處理過程中，高鉻鑄鐵的硬度的變化與前者相似，但其硬度顯著高于未加深冷處理的高鉻鑄鐵。在深冷狀態(tài)下，組織中殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的過冷度增大，即相變驅(qū)動力增強(qiáng)，使得處理后，殘余奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體殘余奧氏體進(jìn)一步向馬氏體轉(zhuǎn)變；深冷處理后，高鉻鑄鐵微

5、觀組織中析出的細(xì)小碳化物顆粒本身具有很高的紅硬性，而且細(xì)小碳化物顆粒和馬氏體的增多，會在基體中產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化作用，所以深冷處理后，高鉻鑄鐵的硬度明顯得到提高。但是即使在-196℃的條件下進(jìn)行深冷處理也只能使殘余奧氏體進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化成馬氏體，而不能使其完全轉(zhuǎn)化為馬氏體。 通過磨損實驗對高鉻鑄鐵在兩種熱處理狀態(tài)下的耐磨性能分析，發(fā)現(xiàn)高鉻鑄鐵的硬度和耐磨性存在一定的關(guān)系，一般來說，硬度越高則其耐磨性越好。經(jīng)過深冷處理后，殘余奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)

6、化為馬氏體，增加了硬質(zhì)的馬氏體數(shù)量，同時彌散析出二次碳化物M23C6而且晶粒度下降，強(qiáng)化了基體，使得材料的硬度進(jìn)一步提高。隨著材料硬度的提高，其耐磨性得到大大的改善。因此深冷后的相對耐磨性要優(yōu)于未經(jīng)深冷的。 高鉻鑄鐵的耐磨性隨組織中殘余奧氏體含量的降低得到改善，當(dāng)高鉻鑄鐵獲得最佳耐磨性時，組織中仍有殘余奧氏體的存在。繼續(xù)減少殘余奧氏體含量，合金耐磨性降低。奧氏體是一個韌性相，它可以阻止和減少磨損裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，一定含量殘余奧氏