《高硬度高強韌Fe-C-Si-B耐磨合金凝固組織及性能研究》是依託清華大學，由陳祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高硬度高強韌Fe-C-Si-B耐磨合金凝固組織及性能研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陳祥
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對耐磨鋼鐵材料高硬度和高強韌性不可兼得的難題，提出將高硬度的以硼化物替代碳化物的高硼白口鑄鐵和高強韌性的以貝氏體鐵素體和殘餘奧氏體雙相組織為基體的等溫淬火高矽耐磨鑄鋼兩種研究思路結合起來，發揮兩者各自的優勢，研究新型的高硬度高強韌性Fe-C-Si-B耐磨合金。高硬度高強韌性Fe-C-Si-B耐磨合金以高硬度硼化物為主要耐磨相，以強韌性配合的無碳化物貝氏體鐵素體和殘餘奧氏體雙相組織為基體，具有耐磨相數量和基體組織可以分別控制的特點。研究高硬度高強韌Fe-C-Si-B耐磨合金的化學成分、凝固組織、等溫淬火熱處理組織和常規力學性能；研究凝固速度以及合金熔體變質處理對硼化物形態和合金力學性能的影響規律；研究高硬度高強韌Fe-C-Si-B耐磨合金的磨損性能和斷裂性能。本項目研究是鋼鐵耐磨材料發展和探索的一個新方向，對鋼鐵耐磨材料技術的拓展和進步具有重要的科學意義和理論價值。
結題摘要
本項目針對耐磨鋼鐵材料高硬度和高強韌性不可兼得的難題，研究新型的高硬度高強韌性高硼白口鑄鐵耐磨合金。研究了高硬度高強韌高硼白口鑄鐵的化學成分、凝固組織、熱處理組織和常規力學性能；研究合金熔體變質處理對硼化物形態和合金力學性能的影響規律；研究高硬度高強韌高硼白口鑄鐵的磨損性能和斷裂性能。研究結果表明，高硬度高強韌性高硼白口鑄鐵以高硬度硼化物為主要耐磨相，以強韌性配合的無碳化物貝氏體鐵素體和殘餘奧氏體雙相組織為基體，具有耐磨相數量和基體組織可以分別控制的特點；高硼白口鑄鐵的鑄態組織為珠光體+硼化物，其中的硼化物為呈網狀或魚骨狀分布的Fe2B型化合物；經等溫淬火熱處理後，可以得到單一的由貝氏體鐵素體和富碳的殘餘奧氏體交替排列的奧-貝雙相組織（Ausferrite）基體，基體組織中沒有碳化物析出，而硼化物的形態沒有改變；通過在鑄鐵中添加合適的硼化物變質元素，等溫淬火高硼白口鑄鐵的鑄態組織以及熱處理組織得到了細化，網狀和魚骨狀分布的硼化物的生長得到了大幅度的抑制，硼化物生長為大的顆粒狀，因而其韌性得到了大幅度的提高。採用10mmX10mmX55mm的衝擊試樣，可以使合金的衝擊韌性從原來的13J/cm2增加到40J/cm2。所獲得的高硼白口鑄鐵的力學性能達到下列指標：硬度≥50HRC，衝擊韌度αk≥20J/cm2，斷裂韌度KIC≥40MPa.m1/2，抗拉強度σb≥700MPa。研究了變質處理機理和貝氏體轉變的線上X實現衍射過程，提出了“貝氏體轉變初期不是通過“擴散”的方式進行的，而在轉變後期貝氏體是通過碳“擴散”至奧氏體的方式進行的”的觀點，為貝氏體轉變機理的爭論提供了一種直接證據。本項目研究是鋼鐵耐磨材料發展和探索的一個新方向，對鋼鐵耐磨材料技術的拓展和進步具有重要的科學意義和理論價值。
