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合金鋼熱處理需要注意的幾個問題

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        近年來不斷有文獻報道關于提高奧氏體高錳鋼性能方面所取得的進展。高錳鋼的合金化主要是通過在傳統成份的高錳鋼中加入Cr、Mo、V、Ti、稀土等元素使其性能得到提高,其中Cr的運用尤為廣泛。不同回火溫度的合金高錳鋼及普通高錳鋼的組織、結構、電阻和耐磨性能的變化情況進行研究,結果發現:合金高錳鋼在含碳量相對較低的條件下,其耐磨性能優于普通高錳鋼。而且合金高錳鋼在不同回火溫度時的不同的組織結構表現出了不同的耐磨性。

        合金高錳鋼經水韌處理后,隨著回火溫度逐漸升高至250℃,合金高錳鋼的磨損量降低,耐磨性能上升,在250℃時為最大值。當溫度從250℃升到350℃時,其磨損量略有增加,耐磨性能有所下降,但仍優于合金高錳鋼在常規水韌處理后的耐磨性能。當溫度繼續升高到500℃時,磨損量繼續增加,耐磨性能下降,低于水韌態時的耐磨性,這進一步證明了合金高錳鋼中有序微區的存在。

        對于普通高錳鋼而言,隨著溫度的升高,奧氏體基體中的碳原子也發生了遷移,并與Mn形成C-Mn原子對,但是由于錳、碳原子間的結合相對較弱,其短程有序微區的尺寸相對很少,250℃回火后其晶格畸變有一定程度的恢復,所以在250℃回火后所表現出的耐磨性較之水韌態的耐磨性幾乎沒有提高。由于固溶強化作用的減弱,其耐磨性能反而略有下降。當回火溫度繼續從250℃升到350℃時,合金高錳鋼中碳原子的活度繼續隨溫度的升高而增加,此溫度回火處理后仍無碳化物析出,但此時奧氏體的晶格畸變程度進一步降低,固溶強化作用減弱,但是由于碳化物尚未析出,仍有大量微區存在,其耐磨性能相對于250℃回火時雖有下降,但仍比水韌態的耐磨性高。對于普通高錳鋼,當溫度升高到400℃時,從衍射譜線上看出某些富碳微區的碳化物開始析出,此時,新析出的碳化物尚未長大,彌散強化作用比較理想。另外一些微區仍處于碳化物析出前的亞結構狀態,因為這些亞結構狀態的微區為富碳區,故C-Mn有序原子對較豐富。這些彌散均勻分布的微區以及彌散分布的碳化物對位錯的釘扎作用在一定程度上彌補了固溶強化減弱的影響,所以宏觀力學性能表現為耐磨性能下降不明顯。當溫度繼續升高到500℃時,合金高錳鋼開始析出碳化物,此時奧氏體的基本晶格常數已基本趨于正常,而且由于合金碳化物的析出,基體含碳量明顯下降,大大影響了有序微區的形成,從而影響了加工硬化的效果,所以宏觀耐磨性能呈下降趨勢。

        由上述分析不難看出,C-Mn有序原子對的微區團簇對高錳鋼的耐磨性能有著重要的影響。水韌處理的合金高錳鋼,再經250℃回火處理后,由于Cr對C-Mn原子對的“鉸鏈作用”,其表現出的耐磨性能高于含碳量較高的普通高錳鋼。合金高錳鋼的回火溫度升高至500℃后,由于受碳化物析出的影響,有序團簇強化作用減弱,再加上固溶強化作用的減弱,其耐磨性能明顯下降。

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