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碳、硼含量对含硼高速钢轧辊材料组织和性能的影响

作　者: 李萍
导　师: 杜忠泽；符寒光
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 含硼高速钢淬火回火硬度耐磨性
分类号: TG333.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

由于微量的硼能够提高钢的淬透性,有效地提高钢的力学性能和物理、化学性能。在高速钢轧辊材料中,加入硼元素而获得的含硼高速钢轧辊,与传统高镍铬钼轧辊相比,轧辊的耐磨性、耐热性和抗热冲击性得到了大幅度提高,明显延长轧辊使用寿命。用硼化物代替碳化物作为合金硬质相,可进一步提高合金的硬度和耐磨性,还可减少钨、钼、钒、等贵重元素的加入量,降低生产成本。本文利用金相显微镜、扫描电子电镜、能谱、X射线衍射及洛氏分析仪等手段,对含硼高速钢轧辊材料(碳含量约0.4%～1.0%、硼含量1%～2%)的铸态凝固组织和热处理后显微组织及性能进行了系统分析,并分析了含硼高速钢中变质剂的变质机理。实验结果表明:含硼高速钢的凝固组织主要由珠光体、铁素体、马氏体、共晶硼化物和二次碳硼化合物组成。铸态组织中合金元素偏析较严重,碳含量对合金的硬度影响较大,碳含量越高,铸态硬度越高;硼含量越高,组织中硼化物数量越多,降低了冲击韧性。在淬火实验中,淬火工艺采用1050℃保温1小时,水冷,发现共晶碳化物和硼化物出现了断网情况,并且变成短细块状或球状的形式分布,组织形态较好,硬度值较高。回火工艺采用200℃～600℃保温3小时随炉冷却,发现回火马氏体析出碳化物和硼化物,实现弥散强化,残余奥氏体也转变成回火马氏体,组织形态及分布较理想,同时合金的弥散强化和二次硬化效果比较好,因此提高了合金的硬度;经变质处理后,变质剂RE-Ti-Mg合金元素富集在碳化物和硼化物周围,阻止碳化物和硼化物沿晶界长大,碳化物和硼化物形态变为不连续网状和颗粒状,使碳化物和硼化物明显细化,从而达到改善组织、提高硬度的效果。在含硼高速钢试样磨损实验时,试样首先产生接触疲劳,随后磨粒磨损为主要的磨损形式,这时的磨损机制为显微切削和犁沟塑性变形。通过实验发现B4含硼高速钢试样在1050℃淬火,保温1h,525℃回火,保温3h时,材料的综合性能最好。

碳、硼含量对含硼高速钢轧辊材料组织和性能的影响

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