高密度脉冲电流对高锰钢凝固组织及耐磨性能的影响

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1、摘要本文以奥氏体高锰钢为试验材料，利用自行设计的高能量密度脉冲电流发生装置和高温坩埚炉研究了脉冲电流对高锰钢凝固组织、硬度及耐磨性能的影响。利用DSC分析，测出了实验用钢的熔点和凝固点，并根据测试结果确定了脉冲放电处理的开始和结束温度；利用金相显微镜、扫描电镜、能谱、透射电镜及x射线衍射分析了电脉冲处理对高锰钢凝固组织的细化效果以及凝固组织中各相的分布状态；利用洛氏硬度计和ML．10型磨损实验机研究了脉冲电流对高锰钢硬度和耐磨性的影响。研究结果表明，高能量密度脉冲电流处理可明显细化高锰钢的凝固组织，使奥氏体平均晶粒尺寸由3001xm细化到8“m；脉冲电流处理前后高锰钢凝固组织均为奥氏

2、体和碳化物两相组织，但各相的相对含量发生了变化；凝固组织的细化程度与脉冲宽度和脉冲电流密度密切相关，在～定的脉冲电流密度条件下，脉冲电流宽度越小，获得的高锰钢凝固组织越细：施加脉冲电流温度对凝固组织有重要的影响，一般在合金凝固点以下20℃左右开始放电处理效果最佳；脉冲电流处理提高了高锰钢的硬度和耐磨性，二者均随着电脉冲密度的增大而提高；脉冲电流对金属凝固组织的作用机理主要是脉冲电流诱发形核机制。关键词脉冲电流；高锰钢；细化；凝固；耐磨性燕山大学工学硕士学位论文AbstractInthisstudy,theeffectofpulsecurrentonthesolidificationm

3、icrostructureofZGMn13M02steelwasinvestigatedusinganown-designedpulsecurrentequipmentandahightemperaturecruciblefurnace．ThemeltingandsolidifyingtemperaturesofthesteelweremeasuredbyDSCanalysis．Meanwhile，thestartingandendingtemperaturesforpulsecurrenttreatmentwereconfirmedbasedupontheresults．Theso

4、lidificationmicrostructurewasobservedusingmetallographicmicroscope，SEM，EDSandTEM．ThephaseofthesteelwasdeterminedbythemeansofX—raydiffractionanalysis．ThehardnessandwearresistanceofthesteelwasmeasuredbyahardnesstestequipmentandaML-10wearexperimentaldevice．Theresultsshowthatthesolidificationmicros

5、tructureofthesteelcanbeobviouslyrefinedbythepulsecurrenttreatment．Theausteniticgrainsizeofthesteelwasrefineddownto8umfrom300pm．Therelativecontentoftheausteniteandcarbidephaseinthesolidificationmicrostructureofthesteelwaschangedbythepulsecurrenttreatment．Therefinementeffectwasrelevanttothepulsec

6、urrentdensityandthepulsefrequency．Thesolidificationmicrostructurewasrefinedmoreobviouslywiththepulsefrequencyincreasingunderasuitablepulsecurrentdensitycondition．Thehardnessandthewearresistanceofthesteelwerebothmthancedbyusingthepulsecurrenttreatment．Themechanismthatthesolidificationmicrostruct

7、urecanberefinedbypulsecurrenttreatmentisprimarypulsecurrentinducednucleation．Keywordspulsecurrent；highmanganesesteel；refinement；solidification；wearresistanceII第1章绪论1．1课题来源1．国家自然科学基会项目：脉冲电流和压力凝固直接晶化制备块体纳米材料，批准号为50171057。2．河北省自然科学基金