采用金相定量法对加热后耐磨复合板的奥氏体晶粒度进行测量,对耐磨复合板在不同加热温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究,并建立复合耐磨板加热时奥氏体晶粒长大演化模型。
通过对耐磨复合板在不同温度和应变速率下的热压缩实验获得真应力-应变曲线,其复合变质处理后的凝固组织明显细化,且组织分布均匀,晶粒粗化的主要原因是950℃时,V、Ti、Nb碳氮化物数量的大大减少。
耐磨复合板中的奥氏体晶粒尺寸增大,具有较好的抗晶粒粗化能力,在1050℃左右开始粗化。在高应变速率下,发生剧烈的软化后趋于稳定,并分析了相与相之间的反应界面。在 5 5 0~ 380℃盐浴等温处理时贝氏体组织转变,复合耐磨钢板中的Fe2B呈网状分布,而是呈断网状和块状分布。
在高温加热时奥氏体晶粒尺寸等值线图可定性和定量预测奥氏体晶粒长大规律,随保温时间的延长呈近似抛物线形式长大,当加热温度为1000℃,保温时间为60~90 min时,原奥氏体晶粒尺寸小于67μm,晶粒细小均匀,且微合金元素V充分溶解在奥氏体中。
等温处理后耐磨复合板的的组织为无碳贝氏体+马氏体,耐磨复合板中的奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高呈指数关系长大,在高温加热时具有较好的抗晶粒粗化能力。
耐磨钢板、强度高、抗冲击、外观优美,具有高性能、率、高性价比等特性,应用前景广阔。耐磨钢板采用板梁组合整体承载全焊结构,由于使用的板材更薄,为了不降低板材强度和减小变形,尽量采用点焊连接形成空腔,这是耐磨钢板的结构特征和技术关键。
1、提高电弧燃烧的稳定性。无药皮的耐磨钢板不容易引燃电弧。即使引燃了也不能稳定地燃烧。在耐磨钢板药皮中,一般含有钾、钠、钙等电离电位低的物质,这可以提高电弧的稳定性,保证焊接过程持续进行。
2、保护焊接熔池。焊接过程中,空气中的氧、氮及水蒸气浸入焊缝,会给焊缝带来不利的影响。不仅形成气孔,而且还会降低焊缝的机械性能,甚至导致裂纹。而耐磨钢板药皮熔化后,产生的大量气体笼罩着电弧和熔池,会减少熔化的金属和空气的相互作用。焊缝冷却时,熔化后的药皮形成一层熔渣,覆盖在焊缝表面,保护焊缝金属并使之缓慢冷却、减少产生气孔的可能性。
3、为焊缝补充合金元素。由于电弧的高温作用,焊缝金属的合金元素会被蒸发烧损,使焊缝的机械性能降低。因此,必须通过药皮向焊缝加入适当的合金元素,以弥补合金元素的烧损,保证或提高焊缝的机械性能。对有些合金钢的焊接,也需要通过药皮向焊缝渗入合金,使焊缝金属能与母材金属成分相接近,机械性能赶上甚至超过基本金属。
在焊接过程中,有效的防止构件在焊接过程中产生的应力与变形是保证耐磨钢板焊接质量的关键。在焊接过程中将各部件按图纸位置点焊后,确保与图纸尺寸一致,采用对称多层多道焊的焊接方式,保证适当的焊接工艺参数,从而可有效的防止了耐磨钢板焊接变形。
NM360耐磨钢板的组织试验发现无论是磨球、鄂额板,还是锤头等产品,铸后在大于850℃取出空冷后都可得到以耐磨钢板为主的组织。金属薄膜透射电镜分析表明,该类耐磨板条中存在高密度的位错,板条间含有奥氏体膜。这种奥氏体膜中由于有较高的碳含量,具有高的稳定性。正是这种耐磨板的形态,使该钢具有良好强韧性配合。
NM360耐磨钢板的力学性能在处理后的试件上,截取各种性能试样进行测试,可知,新型耐磨板可在大尺寸范围内获得较为均匀的力学性能,不仅具有高强度和硬度,而且还具有较高的韧性。该耐磨钢板还可通过碳、硅、锰3元素的合理调配,获得不同的强韧性配合,满足不同的使用工况。
以往NM360耐磨钢板中,一般不加钨元素。但加入合金元素钨后,沿晶界分布的碳化物大量减少,晶内针 状碳化物消失,晶内存在大量粒状碳化物。钨使得碳化物析出减少并且呈球状弥散分布于奥氏体晶内,有利于提高NM360耐磨钢板的强度和韧性。
随着钨含量增加,NM360耐磨钢板的强度和韧性增加,当钨的质量分数超过1.06%后,由于碳化物析出数量的增多,导致韧性降低。这是因为钨在NM360耐磨板中与碳原子结合形成短程有序的C一w原子对键络结构。
C一w原子键比C一Mn和C一Fe原子键强,所以NM360耐磨钢板中加人钨元素后要形成裂纹,破坏原子键所需的能量要大大增加,相应的水韧处理NM360耐磨钢板的韧性和强度也会得到明显的提高。
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对于耐磨板来说,生产加工中温度的变化将直接影响整个板材性能,所以一直以来都在研究耐磨钢板等温处理的效果,结果发现不同加热温度下,耐磨板的连续冷却转变曲线、微观组织、物相及相似结构相也都随之发生了变化。
耐磨板等温处理的研究手段包括了很多优异的技术,如光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪及电子背散射衍射技术等。随着退火温度的升高,耐磨板中铁素体的相比例会逐渐降低,升高的是贝氏体,而其中残余的奥氏体则会以椭圆状和细条状分布在铁素体晶界及晶内。
当加热温度由完全奥氏体化温度降低到两相区内较高温度时,耐磨板连续冷却转变曲线中铁素体转变区左移。这时只要通过790℃加热保温,可以得到含有铁素体、贝氏体和残留奥氏体的多相组织。
当保温温度进一步提高之后,工艺时间会直接影响到耐磨板中铁素体晶粒尺寸、铁素体量以及铁素体基体上的位错密度和沉淀析出量;随着贝氏体区保温时间的延长,耐磨钢板中残余奥氏体体积分数先增大后减少,残余奥氏体中碳含量增多。
当加热温度处在两相区范围内时,随着加热温度的降低,铁素体转变被推迟,奥氏体的含碳量也会有所不同。在相同的拉伸变形阶段,奥氏体转化率的增加速率不同,使得耐磨板连续冷却转变曲线右移。
另外,如果等温时间相同的话,等温温度越高,残余奥氏体中的碳含量越大,耐磨钢板中的铁素体、贝氏体晶界或者相界面1μm以上大颗粒奥氏体发生相变,相应的其性能也会有变化。