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1、北京科技大学本科生毕业设计(论文)中期报告Fe-C-Mn-Al基超高强度耐磨钢的组织转变与热处理实验研究题目：________________________________________________材料科学与工程学院学院：________________________材料科学与工程专业专业：________________________杨云姓名：________________________40730077学号：________________________指导教师签字：____
2、____________________年月日--12目录北京科技大学1本科生毕业设计(论文)选题报告11文献综述21.1耐磨钢的分类21.1.1高锰钢21.1.2低、中合金耐磨钢31.1.3超高锰钢31.2高强度耐磨钢的研究41.2.1国内外研究现状41.2.2高强度耐磨钢研发动态61.3淬火-分配（Q-P）工艺61.4淬火-分配-回火（Q-P-T）工艺101.4.1Q-P-T工艺概述102课题研究背景113研究方法、内容及预期目的123.1课题研究内容123.2研究预期目的124进度安排12
3、参考文献1指导教师意见3--121文献综述1.1耐磨钢的分类材料的破坏有3种形式:即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式,很少引起金属工件灾难性的危害,但其造成的经济损失却是相当惊人的[1]。近年来,针对设备磨损的具体工况和资源情况,研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列,高、中、低碳耐磨合金钢系列,铬系抗磨白口铸铁系列,锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁,不同方法生产的双金属复合耐磨材料,表面技术处理的耐磨材料等[2]。1.1.1高锰钢高锰钢指
4、w(C)=1.0%~1.4%,w(Mn)=11%~14%的钢[1]。其主要特点是具有良好的韧性,能承受强烈的挤压和冲击,并在挤压和冲击过程中产生硬化而发挥出良好的抗磨损特性。与其它大多数耐磨材料的一个显著区别是,受力并产生塑性变形是高锰钢获得高硬度的前提,其塑变前的硬度很低,HB≤230,受到强烈冲击后表面硬度可高达HB≥500,即服役过程中的加工硬化是导致高锰钢耐磨损的最主要机制[3]。但在使用实践中发现,高锰钢的耐磨性是有条件的,只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下,高锰钢才耐磨。而且其屈服
5、强度低、易于变形。因此,在许多领域已逐渐为其他耐磨材料所代替。高锰钢要扩大其应用范围,必须进行改进性研究,进一步提高其耐磨性[1]。[1]高锰钢的合金化及变质改性处理是目前提高这一传统材料的主要手段之一。高锰钢合金化研究的主要趋势是通过在传统成分的高锰钢加入Cr、Mo、V、Ti、稀土元素等合金元素并进行变质处理，从而获得在其奥氏体集体上弥散分布的碳化物颗粒以提高材料耐磨性。经过合金化处理后的高锰钢除了获得弥散的碳化物颗粒外，奥氏体基体点阵亦发生了较大畸变，磨损后的磨痕形态较传统高锰钢发生了明显变
6、化。合金化处理使材料耐磨性明显提高的事实说明，合金化增强了基体的形变硬化能力和在基体中弥散嵌入硬质第二强化相都对耐磨性的提高做出了贡献。合金化的高锰钢可在较低的冲击载荷下产生加工硬化，从而使之耐磨性增加。--121.1.2低、中合金耐磨钢中低合金耐磨钢具有良好的耐磨性组织，能提供较高的硬度和足够的韧性。研究结果表明：(1)板条马氏体在准解理断裂时有较小的断裂单元和较多的撕裂等而消耗断裂功，从而提高了韧性。（2）下贝氏体以不同位向的铁素体板条为最小断裂单元，其韧性较相同硬度的回火马氏体高。（3）残
7、余奥氏体存在于马氏体或下贝氏体组织中，能使应力松驰，阻碍裂纹扩展，材料断裂时吸收能量增加，而使韧性改善。（4）细小弥散分布的碳化物对耐磨性有利。中低合金钢中淬硬态的组织有马氏体（板条状、片状）、贝氏体、残余奥氏体和碳化物，可以获得上述组织。这类钢的合金元素含量（质量分数）较低，一般低合金钢为3%~15%，中合金钢为6%~18%，而且所加合金元素国内资源丰富，易于推广应用；足够韧性的综合性能，可在较大范围内控制硬度和韧性的匹配关系，在各类磨料磨损工况条件下均可获得较好的耐磨性，有广阔的应用前景和推
8、广意义[5]。1.1.3超高锰钢近年来,人们已开始着手对具有稳定奥氏体组织的超高锰钢进行研究,主要是想在普通高锰钢标准成分的基础上通过提高碳、锰含量来达到改善锰钢组织,提高耐磨性的目的。研究人员通过对Fe-C-Mn合金奥氏体的价电子结构进行分析发现,在含C、Mn原子的一个奥氏体晶胞内,C-Mn之间的结合力大于C-Fe之间的结合力[这样,锰原子可通过对碳原子运动的拖曳提高碳的固溶度,而且利用锰不易和碳原子生成碳化物,来降低碳原子的扩散能力,抑制碳化物的析出。因此,同时提高碳、锰含量,不但可以提高锰
