耐磨板大尺寸析出相特征及生成機(jī)制

  耐磨板作為一種硬度、韌性兼?zhèn)涞暮辖痄?,廣泛用于礦山機(jī)械、工程機(jī)械和水泥冶金等行業(yè)機(jī)械設(shè)備上。耐磨板合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,尤其是碳化物形成元素鉬、釩、鉻,凝固過(guò)程中合金元素的偏析會(huì)導(dǎo)致大尺寸碳化物或碳氮化物的析出,這些大尺寸硬質(zhì)析出相的存在,對(duì)于耐磨板產(chǎn)品的強(qiáng)度、韌性無(wú)疑是有害的。本實(shí)驗(yàn)采用真空感應(yīng)爐按照NADCA207-2003規(guī)定的耐磨板成分范圍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小鋼錠熔煉,分析鑄錠中大尺寸析出相的特征,同時(shí)利用熱力學(xué)計(jì)算軟件Thermo-calc對(duì)凝固過(guò)程中大尺寸析出相的析出行為進(jìn)行計(jì)算,以此對(duì)耐磨板中大尺寸析出相的析出行為進(jìn)行合理的解釋分析。

  實(shí)驗(yàn)室真空感應(yīng)爐熔煉鋼錠質(zhì)量為5kg,合金原料采用純鐵、金屬鉻、金屬鉬、金屬錳及金屬硅,釩采用FeV5.18釩鐵合金。由于合金原料中會(huì)攜帶些許硫,鋼錠最終硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0059%。將冶煉鋼錠縱向平均剖開(kāi),在高度1/2處沿橫截面1/2半徑及中心處取樣,試樣尺寸為10mm×10mm×10mm。試樣進(jìn)行粗磨、拋光,采用SEM+EDS對(duì)大尺寸析出物的形貌及成分特征進(jìn)行觀(guān)察。

  研究發(fā)現(xiàn),耐磨板中大尺寸析出相包含3類(lèi)—富釩的(V,Mo,Cr,F(xiàn)e)C類(lèi)、富Mo-Cr的(V,Mo,Cr,F(xiàn)e)C類(lèi)及硫化錳。富釩的(V,Mo,Cr,F(xiàn)e)C類(lèi)大尺寸析出相形狀多呈現(xiàn)長(zhǎng)條形,尺寸達(dá)數(shù)十微米,部分依附于硫化錳形核的析出相呈類(lèi)橢圓形;富Mo-Cr的(V,Mo,Cr,F(xiàn)e)C析出相無(wú)規(guī)則形貌,鉬、鉻原子分?jǐn)?shù)相差不大,釩原子分?jǐn)?shù)稍低。根據(jù)耐磨板大尺寸析出相的結(jié)合形式,可以推測(cè)出大尺寸析出相的析出順序。硫化物首先析出,富釩類(lèi)(V,Mo,Cr,F(xiàn)e)C相隨后,富Mo-Cr類(lèi)(V,Mo,Cr,F(xiàn)e)C相則最后析出。結(jié)合耐磨板大尺寸析出相的成分特征,Thermo-calc計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果一致。