Si含量對耐磨板組織與力學性能的影響

  含碳量較高的耐磨板具有較高的強度、硬度、耐磨性和一定的耐腐蝕性,使其在航空航天、醫用及機械制造領域得到廣泛的應用。通常認為Si為鐵素體形成元素,Si元素的增多會引起鉻當量的增大以及鎳當量的相應減少,使得耐磨板在奧氏體化加熱過程中奧氏體相區域小,易形成鐵素體,從而影響鋼的顯微組織和力學性能。研究人員以耐磨板為基礎(chu),通過(guo)添加(jia)硅鐵改變(bian)原(yuan)材料的Si含量,然后施以相同的熱處理工藝(yi),以探索不同Si成分下耐(nai)磨板組織與力學性(xing)能的變(bian)化規律。

  本試驗所用材料為高真空電弧爐熔煉制得的JFE-C400耐磨板,其化學成分由移動式(shi)直讀(du)光譜(pu)儀PMI-MASTER PRO分析測得,如表1所示。

  表(biao)1 試驗(yan)鋼的化學成(cheng)分(fen)(質量分(fen)數,%)

表1

  經(jing)高(gao)真空(kong)電(dian)弧爐熔(rong)煉得到的(de)紐扣(kou)錠(ding),要進行(xing)熱(re)處理以(yi)改善其綜合力學性能。先在(zai)1100℃下保溫12h進行(xing)擴散退(tui)火(huo)以(yi)減小成(cheng)分偏析(xi),隨后(hou)在(zai)950℃下保溫30min后(hou)水(shui)冷(leng),淬火(huo)后(hou)再(zai)經(jing)250℃保溫2h后(hou)空(kong)冷(leng)。試(shi)樣(yang)經(jing)線切(qie)割(ge)加工成(cheng)10mm×10mm×5mm的(de)試(shi)樣(yang),所有試(shi)樣(yang)經(jing)機械研磨(mo)、拋光和腐蝕后(hou)制成(cheng)金相樣(yang)品。

  采用(yong)尼康LV150正立(li)式光學(xue)金相(xiang)顯(xian)微(wei)鏡觀察不同化學(xue)成分試樣(yang)(yang)的金相(xiang)顯(xian)微(wei)組織;利用(yong)HITACHI SU-1500鎢燈(deng)絲掃(sao)描電子(zi)顯(xian)微(wei)鏡分析不同試樣(yang)(yang)的顯(xian)微(wei)組織;利用(yong)HBE-3000A電子(zi)布氏硬度計對各成分試樣(yang)(yang)的硬度進(jin)行(xing)測試;通過18kW D/MAX2500V+/PC型X射線進(jin)行(xing)物(wu)相(xiang)分析,對析出相(xiang)的類(lei)型進(jin)行(xing)確定(ding)。

  結果表(biao)明:在(zai)(zai)相同(tong)熱(re)處理條件下,隨著Si含(han)量(liang)的增(zeng)加(jia),顯微組織逐漸由(you)馬氏體轉變為(wei)鐵素體;抗拉強度(du)和(he)硬度(du)先增(zeng)加(jia)后減小,在(zai)(zai)Si含(han)量(liang)為(wei)1.00%時達到最(zui)高值;伸長率先增(zeng)加(jia)再變小,在(zai)(zai)Si為(wei)1.5%時塑性最(zui)好;試樣中(zhong)碳化(hua)物質量(liang)分(fen)數隨Si增(zeng)加(jia)而遞增(zeng),析出相主要為(wei)M23C6型(xing)(Cr15.58Fe7.42C6)碳化(hua)物,同(tong)時伴有少量(liang)Cr7C3型(xing)碳化(hua)物。