熔體原位合成TiC顆粒彌散強化奧氏體中錳鋼的組織與性能研究.pdf

1、近十年來發(fā)展起來的熔體原位合成工藝是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、易于實現工業(yè)化生產和實際應用等優(yōu)勢。本文以含錳9％的中錳鋼為母合金，在中頻爐中通過原位合成工藝制備了TiC顆粒彌散強化鋼，并利用OM、SEM、XRD等多種現代分析手段，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)力學性能和耐磨損性能。
　　 對強化鋼的顯微組織的研究表明，中錳鋼母合金在鑄態(tài)下的組織由奧

2、氏體基體和M3C型碳化物組成，經水韌處理后中錳鋼的組織變?yōu)閱我坏膴W氏體組織。TiC顆粒的加入未明顯改變中錳鋼的基體相組成，TiC顆粒呈不規(guī)則塊狀形貌，顆粒尺寸在微米級。TiC體積分數較低時，顆粒在鋼中均勻分布，與基體結合良好。然而TiC百分數達到6wt％時，出現了輕微的TiC顆粒團聚。
　　 對強化鋼的力學性能測試結果表明，TiC顆粒的引入提高了中錳鋼的硬度和強度，但韌性和塑性下降。
　　 對強化鋼在油潤滑和水潤滑條件下

3、的靜載荷磨損性能測試結果表明，中錳鋼中引入TiC后，耐磨性有了很大提高，且耐磨性隨著TiC含量的增加而提高。從變化趨勢來看，磨損量的增加值隨磨損時間的增加而逐漸變緩。對于相同TiC含量的強化鋼，耐磨性隨載荷增大而降低。
　　 對強化鋼的動載荷磨損性能測試結果表明，在沖擊載荷為（1～2）J/cm2的沖擊磨料磨損條件下，引入TiC顆粒后的強化鋼耐磨性較母合金有較大提高。其中TiC含量為（2～4）％時，強化鋼的耐磨性最好，但繼續(xù)增加T

4、iC含量（Alloy4），耐磨性反而漸漸下降。在相同磨損時間時下，隨著沖擊載荷增加，材料的耐磨損性能顯著下降。沖擊載荷為2J/c㎡時，試樣的磨損量遠遠高于1J/cm2載荷下的磨損量。
　　 經沖擊磨損后的強化鋼發(fā)生了馬氏體相變。經過相同條件的沖擊磨損試驗后，母合金和強化鋼的硬度值在同一水平上。沖擊載荷越大，硬度越大；沖擊時間延長，硬度增大。從承沖表面往內部延伸，硬度逐漸下降；從承沖中心到邊緣，硬度也逐漸下降。
　　 本文