自1927年首次發(fā)現(xiàn)雙相組織以來,雙相耐磨板得到了迅猛發(fā)展。雙相耐磨板組織由鐵素體和奧氏體兩相組成,兼有鐵素體耐磨板和奧氏體耐磨板的優(yōu)點,具有優(yōu)良的力學(xué)和耐磨性能。耐磨板被廣泛應(yīng)用于礦山、水泥、工程、能源等領(lǐng)域。
目前,設(shè)計了一種新型含Si的Cr20系雙相耐磨板材料00Cr20Ni6Si3.5Cu1.5Mo1.3N0.2(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)。采用ZG-25真空中頻感應(yīng)爐在氬氣保護(hù)下將純鐵、純鉻、純鎳、硅鐵、純銅和鉬鐵合金熔煉,并澆鑄成鋼錠。合金的實測化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):C0.032,N0.124,Cr19.9,Ni5.89,Si3.44,Mo1.26,F(xiàn)e余量。
鋼錠經(jīng)剝皮、熱鍛后沿?zé)徨懛较蛉?,樣品?050℃固溶30min后,在750℃分別時效0.5、1.5、3、6、10h和15h,水淬。樣品經(jīng)磨制、拋光,然后用酒精和丙酮清洗并烘干,再在10%的KOH溶液中電解蝕刻約30s。使用金相顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)觀察試樣顯微組織并統(tǒng)計鐵素體相的體積分?jǐn)?shù)。用JEM2010F透射電鏡(TEM)觀察時效處理后析出相特征。根據(jù)國標(biāo)GB/T229-2007,沿鍛態(tài)方向?qū)⒐倘芎蜁r效處理后的材料加工成10mm×10mm×55mmV型缺口沖擊試樣。在室溫下使用AHC-3000/2-AT沖擊試驗機(jī)進(jìn)行沖擊試驗,最大沖擊能量300J,每個測試條件測試三個有效樣品,沖擊吸收能取其平均值。用掃描電鏡觀察沖擊斷口形貌。用布氏硬度計測量固溶和時效處理后樣品的硬度。結(jié)果表明:
?。?)時效處理顯著降低室溫沖擊性能,室溫沖擊吸收能量從固溶態(tài)樣品的約150J陡降至?xí)r效態(tài)樣品的20J以下。固溶態(tài)樣品的布氏硬度約252HB,時效1.5h后的布氏硬度少量增加到峰值約271HB。時效時間超過1.5h試樣的布氏硬度變化不大,均在240~247HB之間。
?。?)隨著時效時間的增加,棒狀ε-Cu相平均尺寸略有增加,ε-Cu相中的Cu含量提高。時效較短時間后,在奧氏體中析出的納米級ε-Cu相和在鐵素體/奧氏體相界析出的尺寸較為細(xì)小的顆粒狀Cr23C6碳化物均有利于提高Cr20雙相耐磨板的布氏硬度。析出的Si3N4相數(shù)量隨著時效時間的增加而增多,Si3N4相在鐵素體相中及鐵素體/奧氏體相界析出顯著降低了Cr20雙相耐磨板的室溫沖擊性能。