稀土含量对低铬合金钢性能影响研究

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1、稀土含量对低铬合金钢性能影响研究　　摘要：本文对不同稀土含量的低铬合金钢性能进行了实验研究，实验结果表明：为了细化合金钢的组织，获得合适的碳化合物尺寸，使合金元素相互作用良好以及降低有害元素的影响，应将稀土含量控制在0.1%左右。Abstract：Thearticlehascarriedontheexperimentalstudyontheperformanceoflowchromiumalloysteelwithdifferentrareearthcontent，theexperimentalresultsshowthat：inordertor

2、efinetheorganizationofalloysteel，gettherightsizeofcarboncompound，makegoodinteractionofalloyelementandreducetheinfluenceofharmfulelements，therareearthcontentshouldbecontrolledatabout0.1%.关键词：合金钢；稀土；力学性能Keywords：alloysteel；rareearth；mechanicalperformance中图分类号：TG142.7文献标识码：A文章编号

3、：1006-4311（2013）20-0321-020引言6在炼钢过程中，添加适当的稀土，对合金钢的强化和净化有着良好的作用。我国稀土资源丰富，合理利用稀土，控制合金钢中稀土的含量尤为重要[1]。为了合理的利用稀土，探索稀土提高合金钢性能的规律，有必要对稀土与合金钢性能之间的关系进行研究。1试验合金钢的选择为了研究稀土对合金钢性能的影响，现以低铬合金模具钢为实验对象，研究稀土与低铬合金模具钢性能之间的关系。一般地，对于合金模具钢，通常要求其具有良好的组织稳定性、抗冲击韧性和抗回火稳定性，在高温下能具有较高的耐磨性、硬度和强度。为了满足以上要求，同

4、时又要节约成本，现确定在合金钢中加入低含量铬的同时，加入Cu、Mn、Mo、Al、Si、V等合金元素，放弃加入镍、钨等贵重金属元素。以上合金元素的加入，能够强化基体，获得MoC、VC等特殊碳化物和合金碳化物，从而提高组织稳定性。Cu、Al的加入可以提高模具钢的散热性能。Cr、Si、Al能够提高合金钢的抗生长与抗氧化能力。散热性能、抗生长和抗氧化能力的提高又能进一步提高合金钢的高温性能。Mn、Si等元素的加入能够提高钢液的流动性。此外稀土的影响与合金元素进行配合，进一步提高合金钢的强韧性[2，3]。试验合金模具钢的具体成分如表1所示，除RE变化外，其

5、他元素均以中限成分控制。2试验材料及方法62.1实验材料材料包括：钼铁、锰铁、钒铁、电解铜、铬铁、硅铁、包头稀土硅铁、废钢、铝锭、清渣剂、增碳剂等。2.2实验方法本实验采用感应炉熔炼试验用钢，热电偶测量温度。熔炼最后采用砂型浇注成10mm×10mm×55mm标准测试试样。试样浇注温度为1550℃。采用箱式炉对需要热处理的铸态试样进行热处理。通过测试试样铸态与热处理后的硬度和冲击韧性，研究合金钢性能。利用摆锤智能力性试验机测试试样冲击韧性。在相同实验条件下，利用磨损实验机对试样与另外两种合金钢作磨损性能对比实验。同时在相同条件下，对试样与两外两种合

6、金钢做抗氧化性能对比试验。制取不同成分合金钢的金相照片，并对其进行分析。3实验结果与分析3.1试样硬度和冲击韧性化学成分（RE）不同的合金钢试样，每种合金成分浇注3件试样，冲击韧性和硬度结果3件平均，如表2所示。由表2可知，热处理前，合金钢的稀土含量越高，其冲击韧度和硬度越高且冲击韧度变化更加明显。热处理后，当稀土含量较低时，合金钢的冲击韧度和硬度随稀土含量的提高而增强。然而当稀土含量到达0.1%时，稀土含量进一步增加，对合金钢的性能的提升不明显。3.2试样耐磨性和抗氧化性6化学成分不同的合金钢试样耐磨性如表3所示。由表3可知，试验用低铬合金钢的

7、耐磨性比2Cr3Mo2NiVSi，7Cr7Mo2V2Si两种合金钢更好。这是由于合金元素强化了基体的基础上，合金钢内部析出合金碳化物与MoC、VC等特殊碳化物还与基体达到了理想的配合效果。在室温～800℃时，由于三种合金钢表面都形成了氧化膜，起到了保护作用，故而三种合金钢都无增重。合金钢的耐热性随着Mo含量的增加而增强，此外Cr、Si、Al都可生成致密的氧化物，形成保护膜[4]。在800℃和800℃～室温时，试验合金钢氧化程度比另外两种合金钢氧化程度都低。这是由于稀土、V等增强了试验合金钢组织细化的程度，从而使其扩散系数降低，减轻其氧化程度。同时

8、碳化物在回火的过程中析出速度和长大速度都较为缓慢，提高了钢的强度和抗回火稳定性。由于本实验研究的合金钢比2Cr3Mo2NiVSi（高强韧