原位合成TiC彌散強化高鉻鋼的組織和性能研究.pdf

1、顆粒增強及彌散強化鐵基材料由于兼有增強相和鋼鐵基體的優(yōu)良性能，因此能夠在更惡劣的工況下工作，滿足要求。近十年來發(fā)展起來的熔體原位合成工藝成為制備強化鋼的一種重要方法，熔體原位合成強化鋼具有制備工藝簡單、成本低、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和實際應(yīng)用等優(yōu)勢。本文以含17％鉻的高鉻鋼和2Cr13鋼為母合金，通過原位合成工藝制備了TiC顆粒強化鋼，并采用合理的熱形變和熱處理工藝改善了強化鋼的鑄錠組織，其中含17％鉻的高鉻鋼采用中頻爐熔煉制備，2Crl3

2、鋼采用電弧爐熔煉制備。利用OM、SEM、XRD等多種現(xiàn)代分析手段研究了強化鋼的顯微組織和TiC顆粒的形貌和分布，并測試了強化鋼的常規(guī)力學性能、耐磨損性能和2Cr13鋼的高溫蠕變性能。
　　 對強化鋼的顯微組織的研究表明，TiC顆粒的加入極大的細化了高鉻鋼的鑄態(tài)組織，兩種鋼顯微組織中的顆粒主要由TiC和M23C6兩種相組成，TiC顆粒呈不規(guī)則塊狀形貌，均勻彌散分布，與基體結(jié)合良好，無團聚現(xiàn)象。中頻爐制備的含17％鉻的高鉻鋼顯微組織

3、除了馬氏體外，還有部分鐵素體存在，TiC尺寸為3～10μm;電弧爐制備的含13％鉻的2Cr13鋼顯微組織為典型的馬氏體，TiC尺寸<3μm。
　　 對含17％鉻的高鉻鋼力學性能的研究表明，TiC顆粒的加入對C含量為0.37％的高鉻鋼硬度提高效果明顯，但對C含量為0.83％的高鉻鋼硬度的影響不大。TiC顆粒的加入可以提高母合金的室溫強度，高鉻鋼的室溫拉伸和室溫沖擊均表現(xiàn)為脆性斷裂。
　　 對含13％鉻的2Crl3鋼力學性能

4、的研究表明，電弧爐熔煉的TiC強化2Cr13鋼的硬度值比母合金有所降低；在低溫回火狀態(tài)下，電弧爐熔煉與中頻爐熔煉制備的2Crl3硬度基本處于同一水平；在高溫回火狀態(tài)下，電弧爐與中頻爐熔煉制備的2Crl3相比，硬度值顯示出一定的優(yōu)越性。TiC顆粒的引入同樣會提高2Crl3鋼的室溫強度，降低其塑性和室溫沖擊韌性。對于2Crl3基體而言，電弧爐熔煉與中頻爐熔煉結(jié)果相比室溫沖擊韌性下降比較明顯，加入TiC顆粒后，兩種熔煉方法得到的強化鋼室溫沖擊

5、性能在同一水平上。
　　 對含17％鉻的高鉻鋼耐磨性的研究表明，高速水磨條件下，隨著TiC含量的增加，高鉻鋼的耐磨性也隨之提高，但若母合金中碳含量較高，TiC的引入對耐磨性改善的的趨勢減小。在低載荷情況下，強化高鉻鋼的耐磨性均較好，且碳含量的影響較小，加大載荷時，增加碳含量，耐磨性會有一定提高。變形處理后高鉻鋼的耐磨性與鑄態(tài)相比處于同一水平，變形前后高鉻鋼耐磨性隨C含量和TiC含量變化而改變的規(guī)律相同。低速低載荷水磨條件下，本文

6、所配制的高鉻鋼比目前導(dǎo)位（高速線材生產(chǎn)線上的關(guān)鍵零部件）用高鉻鋼材料耐磨性提高4～8倍，其中尤以TiC含量為2％，C含量為0.37％的高鉻鋼耐磨性最好。
　　 對含13％鉻的2Crl3鋼耐磨性能和蠕變性能的研究表明，在低速450N載荷油潤滑條件下，TiC顆粒的加入可以大幅提高2Crl3鋼的耐磨性，低溫回火狀態(tài)下耐磨性提高了一個數(shù)量級，高溫回火狀態(tài)下耐磨性提高了近兩個數(shù)量級。并且TiC顆粒的引入可以顯著改善2Cr13母合金的抗蠕變