耐磨高锰钢的发展现状

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1、维普资讯http://www.cqvip.com综述述评机车车辆工艺第6期2006年l2月耐磨高锰钢的发展现状杨芳，丁志敏(大连交通大学材料科学与工程学院，辽宁大连116028)摘要：综述了耐磨高锰钢发展的基本状况以厦关于改善高锰钢耐磨性研究的新进展，并在此基础上重点讨论了耐磨高锰钢沉淀强化热处理的原理、目的及工艺和时效处理对耐磨高锰钢组织与性能的影响规律。关键词：耐磨高锰钢；时效处理；耐磨性中图分类号：U214．8l文献标识码：BO引言1改善高锰钢耐磨性的方法自1882年英国人发明了耐磨高锰钢(又称Had1．1合金化变质处理field钢)，高锰钢的使用已有一百多年的历史，成为离

2、锰钢的合金化及变质改性处理是目前提高这传统的耐磨材料，得到广泛应用。耐磨高锰钢是指⋯传统材料耐磨性的主要手段之一。高锰钢合金化(o(C)=1．0％～1．4％，∞(Mn)：11％～14％的钢。研究的主要趋势是通过在传统成分的高锰钢中加入高锰钢铸态组织为奥氏体及碳化物，经1000℃左右Cr、Mo、V、Ti、Re等合金元素并进行变质处理，从而加热水韧处理时，碳化物全部或大部分溶解于奥氏在其奥氏体基体上获得弥散分布的碳化物颗粒以提体中，得到单相奥氏体或奥氏体加少量碳化物的组高材料的耐磨性。通过合金化得到产生第二相强化织，因此具有良好的塑性和韧性，裂纹扩展速率很机制的碳化物颗粒，是使传统高

3、锰钢耐磨性提高的低，使用安全可靠。高锰钢最大的特点是使用过程有效途径。此外，通过合金元索对奥氏体基体的强中，在较大的冲击载荷或接触应力作用下，其表层迅化进而增强其形变硬化能力，同样是提高合金化高速产生加工硬化并形成马氏体及e相沿晶面滑移，锰钢耐磨性的重要措施。何力、卢锦德等关于表面硬度急剧升高，而内部奥氏体仍保持着良好的合金化对高锰奥氏体基体强度及耐磨性影响的研究韧性。因此水韧处理后的高锰钢铸件具有良好的耐表明：经过合金化处理后的高锰钢除了获得弥散的磨性，同时能承受较大的冲击载荷而不破裂。高锰碳化物颗粒外，奥氏体基体点阵亦发牛r较大畸变，钢作为耐磨材料，在抵抗强冲击、大压力作用下

4、的磨磨损后的磨痕形态较传统高锰钢发生了明显变化，料磨损或凿削磨损方面，其耐磨性是其他材料所无磨料颗粒划过的犁沟两侧材料的流变形态反映出，法比拟的。高锰钢的这一特殊性能使其长期广泛应合金化增强了奥氏体基体形变硬化的水平及变形一用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械装备硬化的响应速率。中¨。但在使用实践中发现，高锰钢的耐磨性是1．2表面形变强化1．2．1喷丸强化有条件的，只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下，工业界广泛应用的机械喷丸强化工艺是通过对高锰钢的高耐磨性才得到体现。同时由于高锰钢的零件表层实施冷挤压，从而使表层冷作硬化并产生屈服强度低、初次使用时易于变形，而造成较大的

5、磨残余压应力。冷作硬化使零件的强度有所提高，残损。因此，提高高锰钢的屈服强度，降低初次使用时余压应力则会消除工件因机械加工、热处理等形成的变形量，将可以进一步提高高锰钢耐磨性。的拉应力，从而能显著提高零件抗疲劳性能和抗应收稿日期：2O06—08—09力腐蚀能力，延长零件使用寿命。王静宜和谈育作者简介：杨芳(1980一)，女，辽宁鞍山人，大连交通大学在读研究煦研究了喷丸对高锰钢组织结构的影响后认为，生，研究方向为金属材料学。除了在表层引入残余应力外，表层组织结构得到改6维普资讯http://www.cqvip.com耐磨高锰钢的发展现状善(即组织强化)也是喷丸强化的一个重要机制。高

6、好的抗磨料磨损能力n。袁子洲等人研究了时效锰钢(Mnl3)是面心立方晶体并且具有较低的层错处理对超高锰钢组织及力学性能的影响。通过比较能，高锰钢经喷丸强化后表面层内能形成大量显微固溶未时效及不同时效工艺处理的金相照片可知：变形孪晶，能使表面层内位错密度急剧升高，同时伴32O℃时效时碳化物在较短的时间内大量析出，但还有一定数量的￡马氏体。因此喷丸处理后零件的使没有能力快速聚集粗化；520~C时碳化物析出速度和用性能(如弯曲疲劳强度、接触疲劳强度及耐磨性聚集速度都很快，并且晶界处点阵缺陷多、能量高、等)会得到大幅度提高，耐磨性增强。扩散容易，碳化物在晶界优先析出，快速聚集，形成1．2

7、．2爆炸强化局部脱溶。时效处理后材料的力学性能也有明显的爆炸强化也是一种表面形变强化的方法，生产变化：随着时效时间的增加，硬度先增加后降低；时上常用来提高构件的疲劳寿命。疲劳强度提高的原效温度越高，硬度增加的值越大，冲击韧度越低。不因与喷丸强化相同，简单归纳为：①表面强化层中发同的时效温度、时效时间对冲击韧度的影响呈现出生亚结构的变化；②表面强化层中存在宏观残余应不同的规律，适当的时效处理还可以提高超高锰钢力。王静宜分析了高锰钢爆炸层的组织结构，通过的形变硬化能力。运用TEM衍衬