1.成分设计从获得高韧性、高耐磨性能要求出发,我们把碳含量定在较低水平(0.25%~0.32%);Cr,Mn,Si都是强烈提高淬透性的元素,又都能固溶到铁素体中起固溶强化作用,尤其是Si,Mn的作用更大,而Mn含量的提高可弥补碳的作用,Cr的含量可决定碳化物的类型,因此Cr,Mn,Si是主要的合金元素。Cr含量在2.0%以下对钢的韧性不损害,因此Cr含量选定为1.8%~2.0%;Mn选定为1.6%~1.8%,过高的硅含量对钢的塑、韧性不利,选定为0.8%~1.0%;少量Mo可溶于基体中,还有细化晶粒,提高基体硬度的作用,Mo还可防止第2类回火脆性,因此Mo是必不可少的,但Mo价格较贵,因此,加入量控制在0.2%~0.4%.P和S是有害元素要严格控制。试验材料的化学成分见表一。
2.淬火工艺对试验材料力学性能的影响为淬火温度和淬火介质对试验材料硬度及冲击韧性的影响。可以看出,淬火温度和淬火介质对材料的硬度影响并不很大,水淬时的硬度略高。淬火对性能的影响回火对性能的影响试样金相照片100×由于材料中合金元素含量较高,这些元素对钢的淬透性影响强烈,即使是在960℃,1h空淬条件下,也可以使试样淬透,得到马氏体组织。淬火温度和淬火介质对试样的冲击韧性的影响都十分明显。
随着淬火温度的提高,冲击韧性值明显提高,随着淬火介质冷却速度的降低,冲击韧性值提高。为了分析韧性提高的原因,对试样进行了X射线衍射分析,分析了试样中残余奥氏体数量。为了便于比较,把测试结果列于。
不同淬火工艺下试样中残余奥氏体含量试验编号淬火工艺残余奥氏体含量/%724172427243C245C246C247920℃,1h水淬940℃,1h水淬960℃,1h水淬960℃,1h空淬960℃,1h油淬960℃,1h水淬3.834.6010.042.554.596.12可以看出,随着淬火温度从920℃提高到960℃,试样中残余奥氏体数量增加。对比冲击韧性值可以看出,残余奥氏体数量的多少对钢的冲击韧性有一定影响,而随着残余奥氏体数量的增加,试样的冲击韧性提高。同样在960℃淬火,采用不同的淬火介质,其残余奥氏体数量也不尽相同。空淬的残余奥氏体数量最少,而水淬的残余奥氏体数量最多。这可能是因为空淬的冷却速度慢,试样在马氏体的转变温度下停留时间最长,因而奥氏体的转变更彻底一些。残余奥氏体数量对韧性有一定影响,但由于水淬冷却速度大,残余应力大,产生的位错马氏体或栾晶马氏体数量多,后者的作用大于前者,因而使其韧性降低。
3.回火温度对试验材料力学性能的影响显示了回火温度对试样硬度及冲击韧性的影响。回火温度从140℃提高到240℃,硬度值稍有降低,而冲击韧性得到了明显的改善。回火温度提高,硬度降低,韧性改善,从改善韧性的目的出发,应该选择较高的回火温度。
实验材料已经做成鄂式破碎机的打击板和锤式破碎机的锤头,经工业生产试验,均取得了良好的效果。打击板的使用寿命较高锰钢提高了0.5倍;锤头的使用寿命提高了1~1.5倍。
结语1.低合金铸钢经适当热处理可得到高硬度高冲击韧性值。960℃空淬,在140℃或240℃回火,HRC≥50,ak≥45J/cm2。2.该铸钢材料可用来制造高冲击条件下的抗磨部件。例如鄂式破碎机的打击板和锤式破碎机的锤头。