高强韧耐磨铸钢热处理工艺研究

肖颖(铜陵市明诚铸造有限责任公司,安徽　铜陵　247127)

高强韧耐磨铸钢热处理工艺研究

肖颖(铜陵市明诚铸造有限责任公司,安徽铜陵247127)

高强韧耐磨铸钢进行热处理是其在实际应用中的必要环节，在此环节基础上才能进一步展开加工处理。对其进行成分分析，并通过热处理，经过退火、淬火以及回火等一系列处理之后，高强韧耐磨铸钢在冲击韧度和硬度等方面都实现了性能提升，尤其是冲击韧度在经过热处理之后可以达到28J/cm2的水平。

高强韧；耐磨铸钢；热处理；硬度；冲击韧度

在耐磨铸钢中加入锰元素，可以强化其在冲击负荷和高压力等条件下的性能，体现出高强韧性和耐磨性。这一过程需要通过热处理实现，而热处理又可以划分为加热、保温和冷却三个阶段。所以，对这三个阶段的热处理工艺进行研究和控制，能够进一步强化高强韧耐磨铸钢的性能。

1　成分分析

对于钢而言，碳是其中比不可少的重要元素，其对钢的性能具有直接影响，尤其是对韧性和硬度的影响非常明显。根据碳含量在钢中的占比变化，钢的硬度和韧性会随之改变，而且表现出一定的反比关系，即碳元素含量上升，钢的硬度会随之上升，但是韧性却会对应下降。

除了碳元素之外，钢中还会添加一些其他的合金元素，比如锰、硅、钼等。对于锰元素而言，其实炼钢过程中比不可少的脱氧剂，能除去钢液中含有的氧元素。不仅如此，锰元素还可以起到脱除类氧元素的作用，比如脱除钢液中的硫元素。对于硅而言，在进行炼钢时，其也是必须的脱氧剂，在有效脱除氧元素的同时，还可以提升钢的硬度和强度。但是，硅元素的含量和钢的韧性和塑形密切相关，其含量越高，钢的韧性和塑形也就越差。在对钢进行淬火和回火处理时，添加适当的铬和钼，可以起到提升淬透性以及回火稳定性的作用。不仅如此，铬还可以实现优化钢的硬度、强度和耐磨性的作用，但是会造成韧性和塑形变差。此外，镍可以在保持钢塑形和韧性的同时，使其强度得以提升。另外，钛、稀土等在热处理过程加入，都可以实现钢性能的优化和提升。

2　高强韧耐磨铸钢的热处理工艺

表1　热处理工艺方案

下表所示是对两组试样设计的不同热处理工艺方案，其中试样1和试样2在化学成分的种类构成上相同，但是试样2含有的碳、锰、铬、镍等元素都高出试样1，硅、硫、钼这几种元素和试样1持平或者更低。

从表1可以看出，两种热处理方案在处理流程上存在退火处理有无这一主要差别，而且在淬火和回火处理这两环节，在处理温度和时间上均存在一定区别。最终得出的热处理效果在冲击韧度和硬度这两个方面都表现出了差异，下面就其深入分析。

3　热处理结果分析

从上述的热处理工艺方案设计可以看出，在经过不同的热处理工艺处理之后，试样所表现出的性能表现出明显差异，下面就力学性能、断口以及金相作出具体分析。

在力学性能方面，从表中可以看出，试样2在经过方案II处理之后，其硬度最高可以达到53HRC，这和其他处理方案或是试样1并没有太大差距。但是在冲击韧度方面，试样2经过方案II处理之后，其最高值可达28J/cm2，远远高于其他几个热处理组别。综合对比来看，试样2经过退火、淬火（油淬）以及回火等工序处理之后，能够表现出更好的力学性能，同时也说明锰、铬、镍这几类元素对于提升钢体性能具有积极作用。

在断口方面，通过观察发现，试样1在方案I的处理下，断口存在气孔等缺陷，而且断口属于脆性断口一类，不仅有效截面积较小，而且力学性能较差。而试样2在经过方案I处理之后，断口形式有所改善，尤其是有了明显的韧窝花样，说以其冲击韧度有所提高。而试样1在经过方案II处理之后，虽然其断口形式进一步改善，但是依旧表现出低塑形的缺陷，说明硅、铬含量比较高。而试样2在经过方案II处理之后，韧窝数量很多，而且分布均匀，并且彼此相连，这就表现出了良好的塑形和冲击韧度，说明处理工艺优良。

在金相分析方面，试样1在方案I处理之后，其主要的金相组织是马氏体，还有残余的奥氏体，而且马氏体较大，使得韧性和硬度都较差。试样2经过方案II处理之后，虽然主要金相仍是马氏体和极少奥氏体，但是马氏体板条清晰，分布均匀，使得硬度和韧性较高。

4　结语

通过对不同试样在不同热处理工艺下进行实验，发现锰、镍、铬等元素对于提升高强韧耐磨铸钢的性能具有积极意义，尤其是提升冲击韧度和硬度更是效果良好。同时，在热处理中，增加退火环节，优化淬火和回火的处理温度及时长，可以优化铸钢内部的马氏体形状及分布，以此实现铸钢性能改良。

［1］张文凤.超高硬韧性耐磨铸钢的研究［D］.沈阳理工大学，2010.

［2］杨雪梅.高强韧耐磨铸钢热处理工艺研究［J］.硅谷，2013，07：70+20.