低合金耐磨钢新型热处理工艺的研究

摘要

由于低合金耐磨钢合金含量低，成本较低，且综合力学性较好，经济效益高，生产方式灵活，所以对低合金耐磨钢的热处理工艺进行研究和开发具有重要的经济和社会意义。
　　本文对自行设计的低合金耐磨钢，通过新型热处理工艺使其得到贝氏体/马氏体+残留奥氏体多相组织。本文采用3500C-10/1HS75 Glebble System热力实验机测定试验钢的Ms点；使用JmatPro模拟得到试验钢的温度-相平衡图和TTT图，通过ANSYS有限元软件对试验钢热处理中加热和冷却阶段的温度变化进行仿真模拟，其结果作为制定热处理工艺的依据；使用JXT-SY-1恒温电盐浴锅、RXJ-4-13电阻炉进行热处理；使用6XB-PC金相显微镜和Quanta450 FEG扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、HRS-150型数显洛氏硬度计、JB-300半自动冲击实验机等设备进行了显微组织、力学性能的测试和分析；探讨新型热处理工艺对材料组织和性能的影响规律。
　　研究结果表明:不同热处理工艺处理后的试验钢的显微组织均为下贝氏体/马氏体+残留奥氏体的多相组织，随着奥氏体化温度和奥氏体化时间的增大，试验钢的硬度和韧性先升高后降低，在850℃保温50 min时，硬度和韧性达到最大值；随着盐浴淬火温度的升高，试验钢的硬度逐渐降低，冲击韧性逐渐增大，在260℃时有良好的硬韧性配合；配分工艺对试验钢韧性影响显著，当配分温度360℃，时间2min时试验钢冲击韧性达到最大31.5J/cm2，比配分温度400℃，时间10min时的22J/cm2提高约43.1%，而硬度只降低了约5.6%。配分温度的高低和配分时间的长短决定了最终残留奥氏体的含量，但过高的配分温度和配分时间会降低残留奥氏体含量，试验钢在经过配分温度为360℃，配分时间为2min可以得到较多的残留奥氏体，含量达到8.1%；不同的配分工艺下，韧性的变化趋势与残留奥氏体量的变化趋势基本一致，试验钢的韧性主要与残留奥氏体量的含量有关。
　　本文研究开发了一种新型的低合金耐磨钢热处理工艺，该工艺处理后的低合金耐磨钢具有贝氏体/马氏体+残留奥氏体多相组织，拥有较高的硬度和良好的韧性。相较于国家标准中的部分耐磨钢号，经本研究设计的热处理工艺加工的耐磨钢综合力学性能较好，具有一定的应用前景，对耐磨钢产业的发展具有一定促进作用。