在冶金、矿山、建材及军事等各个部分中,很多工件及设备由于磨损而迅速失效,造成材料、能源的浪费,给人类带来了重大影响。全世界因磨损造成的经济损失数目巨大,易磨件寿命低已成为发展生产的严重障碍,因此开发耐磨材料具有重大的现实意义。
近年来,低合金耐磨钢以其高硬度、高耐磨性、高韧性等备受关注,低合金耐磨钢具有广泛的工艺特性和良好的综合物理力学性能及优异的化学稳定性。本实验选定的材料为多元低合金钢,通过适当的热处理能改变其内部组织,获得预期的性能,并能充分发挥材料的潜力,进步产品的质量,延长材料的使用寿命,选择淬火+回火的热处理工艺,分析试样在不同回火温度热处理后的组织和性能。
实验钢板取自某厚板厂生产的热轧态NM400耐磨钢,其主要化学成分(质量分数,%)为:0.18C,0.33Si,1.54Mn,0.012P,0.002S,0.66Cr,0.31Ni,0.03Cu,(Nb+V+Ti)微量。
在钢板中部取30mm×30mm×10mm的试样,重新加热进行调质处理。淬火加热温度为930℃,保温30min,回火加热温度分别为200、250、300、350、400、450、500、550和600℃,保温1h。试样上下两面经磨制后,测试硬度。然后,试样经机加工成Φ24mm×7.88mm,两平面表面粗糙度为0.2μm,在高温摩擦磨损试验机上进行磨损测试。室温下采用点接触、干摩擦的二体直线往复式磨损15min,其摩擦副是Φ10mm的GCr15圆球,主要参数:往复频率50Hz,接触载荷200N,行程1.00mm。实验结束后,用表面形貌丈量系统,测得磨痕轮廓,进而计算磨损量。
结果表明:NM400钢板硬度、耐磨能力随回火温度升高而降低,在400~450℃由于合金元素析出的强化作用,下降较平稳;淬火态组织为马氏体,450℃以下回火后转变成回火马氏体,随回火温度升高,相邻马氏体板条合并的现象明显,导致钢板表面硬度下降。