稀土高锰钢的研究.doc

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1、稀土高锰钢的研究摘要：稀土高锰钢因其高耐磨损和其他优良性能，得到了广泛的应用。目前稀土高锰钢的研究和应用，多年来徘徊不前，主要原因是对稀土的作用机理及影响因素理解不透，加入方法不够恰当，加入量不能定量控制，因而导致效果不显著，成本较高。采用拉伸冲击测试、金相观察,SEM等方法研究了不同稀土加入量对高锰钢微观组织、拉伸冲击力学性能及断口形貌的影响并采用能谱仪测定材料的物相组成。结果表明：高锰钢加入稀土后，晶粒得到细化，碳化物数量减少，其力学性能得到了显著提高，且加入稀土硅合金为0.5%的水韧态高锰钢力学性能最佳。关键词：高锰钢稀土Tw

2、ip效应力学性能ABSTRACT：Keywords:HighmanganesesteelRareearth目录第一章文献综述11.1耐磨高锰钢概述11.2耐磨高锰钢的由来、发展历史及研究现状11.2.1改型高锰钢21.2.2合金化高锰钢31.2.3高锰钢的变质处理41.3高锰钢的组织和性能41.3.1高锰钢的显微组织41.3.2高锰钢的性能61.4稀土在高锰钢中的作用及其机理61.4.1稀土元素61.4.2净化钢液71.4.3细化晶粒81.4.4抑制碳化物生长91.4.5强化作用91.5稀土高锰钢的生产工艺要点101.5.1稀土高锰

3、钢的冶炼101.5.2稀土高锰钢的水韧处理111.6稀土在高锰钢中的加入方法111.7课题的主要研究内容11第二章、实验内容122.1、实验设备122.2、成分设计122.3、实验方案132.3.1实验准备132.3.1.1、实验材料132.3.1.2、热处理132.3.1.3、切割132.3.2、金相制作方案132.3.2.1、磨样、抛光与腐蚀142.3.2.2、观察组织与照相142.3.3、扫描电镜（SEM）观察142.3.4、拉伸冲击实验14第三章实验结果分析153.1、组织分析153.1.1、不同稀土加入量铸态下的高锰钢的组

4、织分析153.1.2、不同稀土加入量、水韧处理状态下高锰钢的组织分析173.2、夹杂物分析183.3、拉伸冲击实验及其结果分析233.4、不同稀土加入量高锰钢断口分析24第四章结论26参考文献27致　　谢28第一章文献综述1.1耐磨高锰钢概述目前，国内外在冲击磨料磨损工况中所使用的金属耐磨材料主要有三大类[1]，即奥氏体锰钢，低合金高强度耐磨钢及白口铸铁(高铬铸铁)。虽然高铬铸铁耐磨性高，但脆性大，只适合于低冲击工况;低合金高强度耐磨钢硬度较高，其韧性远远低于高锰钢，只适用于中低冲击工况。奥氏体耐磨高锰钢的两个重要特性是优异的加工硬

5、化能力和高的冲击韧性，经强烈冲击变形后，其表层硬度可从HB170-230提高到HB500-800[2]，而硬化层内侧仍保持为高韧性的奥氏体组织。因而不仅具有良好的安全可靠性，而且具有较高的抗冲击磨料磨损的能力。此外其产品价格较低，有良好的性价比。因此被广泛应用于冶金、矿山、建材、电力和铁路等部门所使用的耐磨件上，如挖掘机铲齿、球磨机衬板、锤式破碎机锤头及衬板、拖拉机履带板和铁路道岔等[3]。1.2耐磨高锰钢的由来、发展历史及研究现状自1882年英国人RobertHadfield发明了耐磨高锰钢，高锰钢的使用己有一百多年的历史，被广泛

6、应用于矿山机械、工程机械、建材及其他经受冲击载荷的部件。现在作为耐磨材料的高锰钢的化学成分大致为[4,5]:C0.9～1.5%,Mn10～15%,Si0.3～1.0%,S≤0.05%,P≤0.10%。标准型奥氏体高锰钢的主要化学成分是碳和锰，经水韧处理后可以获得单一的奥氏体组织。高锰钢中锰的主要作用是稳定奥氏体组织，在钢中扩大Y相区。用于强烈冲击条件的高锰钢铸件，含锰量应该高些。含锰量一定时，适当提高含碳量可以改善耐磨性，但是含碳量超过1.5%时，对耐磨性的影响则不明显[6]。而且提高含碳量在改善高锰钢耐磨性的同时，会明显降低材料的

7、冲击韧性。而高锰钢在高冲击负荷作用下才能表现出最佳的耐磨性，在此情况下冲击韧性是一个很重要的性能指标。因此，为了使高锰钢具有较好的耐磨性和冲击韧性的配合，含碳量不宜过高。高锰钢优异的耐磨性是建立在加工硬化的基础上，需要在高应力下才能充分加工硬化，但就目前耐磨件工作条件而言，高应力工况不足5%，绝大部分都是在中低应力状态下工作，因而高锰钢不易被加工硬化，耐磨性不能充分发挥[5]。在固溶处理后的水淬过程中受冷却速度的限制，容易析出脆性碳化物引入脆性相;对于厚大断面工件，心部常常出现碳化物，从而降低使用性能[6,7];寒冷条件下使用的高锰

8、钢常出现脆断现象[8];而在高温或湿磨的条件下又面临腐蚀磨损[9,10]。因为这些原因使其在今天的许多工程机械中以表现出不适应性。为了克服传统高锰钢所表现出来的弱点或降低它们的影响，国内外学者为此进行了许多研究，其中改型高锰钢、合金化