《鑄造高硼高速鋼硼碳化物調控及其耐磨性研究》是依託北京工業大學，由符寒光擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鑄造高硼高速鋼硼碳化物調控及其耐磨性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：符寒光
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
軋輥是軋鋼生產中重要消耗備件，目前套用的高速鋼軋輥含有較多昂貴的釩、鎢、鈷等元素，增加了生產成本。本項目以廉價硼為主要元素，採用Thermo-Calc熱力學計算軟體，對含1.0~3.0wt%B、0.2~0.8wt%C、4.0~8.0wt%Cr、2.0~4.0wt%Mo、0.5~1.5wt%Al、0.5~1.5wt%Si和0.5~1.5wt%V高硼高速鋼相圖進行計算，研究其凝固過程，探討硼碳化物形核和生長機制；研究鈰、鎂、鉀、氮、鈦等變質處理和凝固冷卻速度互動作用對硼碳化物形核和生長的影響，實現高硼高速鋼硼碳化物尺度、形態及分布調控；研究鉻、鉬、鈰等微量原子摻雜對硼碳化物韌化影響並揭示韌化機理。在此基礎上提出硼碳化物尺度、形態和分布調控及韌化對改善高硼高速鋼力學性能和耐磨性的作用機制，揭示高硼高速鋼磨損機理。本項目最終目標是為開發具有更好強韌性和抗磨性的廉價高硼高速鋼軋輥材料提供理論依據。
結題摘要
在軋鋼生產中，軋輥是重要耗材之一。高釩高速鋼軋輥雖然具有優越的性能，但價格昂貴。使用硼元素製備出高硼高速鋼，能夠在組織中形成高硬度的硼碳化物，且硼元素價格低廉。高硼高速鋼中的硼碳化物呈連續網狀結構，且脆性大，嚴重惡化了高硼高速鋼的性能。因此改變高硼高速鋼組織中硼碳化物的原始形貌，使之呈細小、彌散的團球狀分布於基體中，從而提高材料性能，是確保其能夠用於軋輥製備的關鍵，具有重大的研究意義。 本項目研究了不同B含量的高硼高速鋼組織形貌、力學性能及兩體磨損性能；通過定向凝固-液淬試驗，研究了高硼高速鋼的凝固過程，揭示了不同成分硼碳化物的生長機理；還研究了不同Al含量高硼高速鋼的組織形貌、力學性能及抗回火軟化特性；還以Mo元素作變數，研究了不同Mo含量高硼高速鋼中硼碳化物形貌、力學性能及兩體磨損性能的變化規律；以Ca、Ti作為變質元素，研究了Ca、Ti單一變質及複合變質處理對高硼高速鋼組織形貌、力學性能的影響，及不同凝固速率對Ca-Ti複合變質效果的影響，同時研究了Ca-Ti複合變質高硼高速鋼的高溫乾滑動摩擦磨損性能。 研究表明，高硼高速鋼具有極好的淬透性，B含量增加，合金硬度提高，耐磨性增加。高硼高速鋼凝固時的物相析出順序為：初生奧氏體、共晶奧氏體、富Mo硼碳化物、富Cr硼碳化物；奧氏體以非小平面機制生長，富Cr硼碳化物以小平面機制生長，富Mo硼碳化物以“六邊形”機制生長。Al元素能顯著提高其抗回火軟化性能。Mo元素以置換固溶的方式存在於硼碳化物中，改變了硼碳化物晶胞的電子環境，使晶胞熱力學穩定性、化學鍵強度增加，從而提高了硼碳化物的韌性。Ca、Ti元素能夠改變硼碳化物的生長方式，使硼碳化物尺寸細化，顯著提高了合金韌性。Ca-Ti複合變質高硼高速鋼中硼碳化物尺寸細小且彌散分布，且具有良好的高溫抗氧化性，使其在室溫和高溫下均具有良好的抗摩擦磨損性能。
