深冷对亚临界处理高铬铸铁硬化行为及耐磨性的影响

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1、y8‘6908四川大学硕士学位论文：深冷对亚临界处理高铬铸铁硬化行为及耐磨性的影响深冷对亚临界处理高铬铸铁硬化行为及耐磨性的影响材料学专业研究生：刘浩怀指导老师：沈保罗教授高铬铸铁作为世所公认的优良抗磨材料，在冶金、矿山、建材、电力、水泥、筑路机械、耐火材料等领域应用十分广泛。由于在高铬铸铁的显微组织中存在着硬度高(1200-1800HV)且彼此孤立分布而不连成网状的M7c3型共晶碳化物，因而高铬铸铁既有较高的耐磨性又具有较高的韧性，这是它成为当代最佳抗磨材料的基本原因。铸态高铬耐磨铸铁并不具有很好的耐磨能力，一般都要经过适当的热处理才

2、能具有很好的使用性能。高铬铸铁通常采用的热处理工艺是去稳处理或去稳加回火处理。与去稳处理相比，亚临界处理不但可以避免铸件的变形和开裂，而且由于处理温度较低还可以节省能源、降低成本，工人的工作条件也得到改善。随着工业技术的发展，人们发现，深冷处理作为一种新型的热处理技术，可提高材料的韧性和耐磨性，延长工件使用寿命，故可以用深冷处理来改善高铬铸铁的性能。本文采用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、磁性法、硬度测量和磨损实验等方法研究了深冷对亚临界处理高铬铸铁显微组织、硬化行为及其耐磨性的影响。结果表明，在亚临界热处

3、理时，固溶于奥氏体中的C、Cr和Mo等合金元素要发生扩散，并以二次碳化物M23c6的形式析出。由于二次碳化物的析出，降低了奥氏体中C和cr等合金元素含量，导致奥氏体Ms点升高，从而使奥氏体在试样出炉冷却时转变成具有较高硬度的马氏体。随温度的提高，析出的二次碳化物M23c6会发生Ostwald熟化，并连接在一起，形成楔状的M3c型碳化物。再经深冷处理，组织中弥散析出了细微的M23C6型二次碳化物，进而使得奥氏体进一步转化为马氏体。在亚临界处理加空冷处理过程中，随着加热温度(400"C--650。C)的升高，摘要高铬铸铁的硬度先升高达到最高

4、值，然后开始下降。在亚临界处理加深冷处理过程中，高铬铸铁的硬度的变化与前者相似，但其硬度显著高于未加深冷处理的高铬铸铁。在深冷状态下，组织中残余奥氏体向马氏体转变的过冷度增大，即相变驱动力增强，使得处理后，残余奥氏体进一步转变为马氏体残余奥氏体进一步向马氏体转变；深冷处理后，高铬铸铁微观组织中析出的细小碳化物颗粒本身具有很高的红硬性，而且细小碳化物颗粒和马氏体的增多，会在基体中产生细晶强化作用，所以深冷处理后，高铬铸铁的硬度明显得到提高。但是即使在一196℃的条件下进行深冷处理也只能使残余奥氏体进一步的转化成马氏体，而不能使其完全转化为

5、马氏体。通过磨损实验对高铬铸铁在两种热处理状态下的耐磨性能分析，发现高铬铸铁的硬度和耐磨性存在一定的关系，一般来说，硬度越高则其耐磨性越好。经过深冷处理后，残余奥氏体进一步转化为马氏体，增加了硬质的马氏体数量，同时弥散析出二次碳化物M23c6而且晶粒度下降，强化了基体，使得材料的硬度进一步提高。随着材料硬度的提高，其耐磨性得到大大的改善。因此深冷后的相对耐磨性要优于未经深冷的。高铬铸铁的耐磨性随组织中残余奥氏体含量的降低得到改善，当高铬铸铁获得最佳耐磨性时，组织中仍有残余奥氏体的存在。继续减少残余奥氏体含量，合金耐磨性降低。奥氏体是一个

6、韧性相，它可以阻止和减少磨损裂纹的产生和扩展，一定含量残余奥氏体的存在可以有效推迟磨损表面材料的剥落，提高台金的耐磨性。深冷处理对高铬铸铁基体组织的细化作用以及促进马氏体中碳化物的析出，不但增加了基体与碳化物间的结合强度，还能进一步缓和马氏体中的晶格畸变，提高基体的强韧性，使得高铬铸铁在深冷处理后，硬度和耐磨性能得到较大的提高。性关键词：高铬铸铁深冷处理亚临界处理马氏体转变二次硬化耐磨II四川大学硕士学位论文：深冷对亚临界处理高铬铸铁硬化行为及耐磨性的影响TheEffectsofCryogenicTreatmentonHardening

7、BehaviorandAbrasionResistanceofHighChromiumCastIronsSubjectedtosub-criticaltreatmentCandidate：LIUHao—huaiSupervisor：Prof．SHENBao—luoMajor：MaterialsScienceAbstractHigh-chromiumcastironshavelongbeenconsideredcandidatematerialsforwear-resistancecomponentsintheminingandminer

8、alsindustry．Intheas—castcondition，themicrostmcturecongasessentiallyofdendritesofausteniteinamatrixofaeu