為(wèi)适應機(jī)械、石油、化工(gōng)和礦山等工(gōng)程設備零部件(jiàn)高(gāo)耐磨性的使用工(gōng)況,本項研究從(cóng)使用條件(jiàn)、冶金工(gōng)藝以及熱處理工(gōng)藝原理出發,自(zì)發設計、研制了一(yī)種新合金成分組合的鑄造高(gāo)速鋼,采用不同強化熱處理工(gōng)藝研究了該高(gāo)速鋼組織及性能(néng)變化情況,并通(tōng)過組織結構分析和性能(néng)測試對該高(gāo)速鋼性能(néng)進行了評價。重點使用了光(guāng)學顯微鏡(OM),掃描電(diàn)子顯微鏡(SEM),能(néng)譜分析儀(EDS),X衍射分析儀(XRD)等測試手段,分析了基于内部組織均勻化的預備熱處理工(gōng)藝、提高(gāo)整體強硬性的強化熱處理工(gōng)藝對離心鑄造高(gāo)速鋼組織結構變化的影響,利用硬度計、萬能(néng)抗彎試驗機(jī)以及磨損實驗機(jī)研究了強化熱處理工(gōng)藝對鑄造高(gāo)速鋼典型力學性能(néng)及耐磨性的影響規律。從(cóng)理論上(shàng)就(jiù)預先熱處理工(gōng)藝與後期強化熱處理相(xiàng)關性進行了簡單論述,進一(yī)步總結出預備熱處理工(gōng)藝對後期熱處理的影響關系。
 
在上(shàng)述研究的基礎上(shàng),本文得到(dào)以下(xià)主要結論：
(1)離心鑄造高(gāo)速鋼鑄态組織主要由殘留奧氏體、馬氏體、以及沿晶界分布的M7C3、M2C、W6C等共晶碳化物(wù)組成,組織形貌顯示偏析嚴重且複雜(zá),硬度高(gāo)達52HRC。
(2)調質、等溫退火等預先熱處理工(gōng)藝可通(tōng)過調整内部碳化物(wù)形貌及分布來改善鑄造高(gāo)速鋼組織均勻化程度,同時降低(dī)其硬度以适應後期加工(gōng)。調質試樣硬度波動不大,在42-43HRC之間,在620℃調質時,晶界處碳化物(wù)含量最少,為(wèi)12%；等溫退火晶界處碳化物(wù)含量都保持在20%以上(shàng)的較高(gāo)水(shuǐ)平,820℃等溫處理時硬度最低(dī),為(wèi)43HRC。
(3)實施淬火強化工(gōng)藝時,鑄造高(gāo)速鋼淬火溫度區間較窄。實驗結果證實,1000℃-1020℃是較适合熱處理區間。淬火溫度過高(gāo)時,高(gāo)速鋼發生(shēng)過熱,當在1000℃淬火時,基于兩種預先熱處理後的試樣淬火硬度均達到(dào)最大值。(4)在淬火後的時效強化時,經不同溫度的兩次回火,鑄造高(gāo)速鋼發生(shēng)二次硬化。1000℃淬火-620℃回火的調質試樣經1000℃淬火,380℃,540℃兩次不同溫度回火的強化處理,層狀碳化物(wù)發生(shēng)斷網、碎化,表面平均摩擦系數最低(dī),是0.3123,硬度高(gāo)達68HRC。磨損結果可知,其耐磨性優異,為(wèi)耐磨高(gāo)鉻鑄鐵KmTBCr26的17.2倍。
(5)熱力學計算(suàn)可知,預先熱處理試樣晶界碳化物(wù)含量、碳原子在晶粒内分布狀況影響淬火保溫時碳化物(wù)的溶解以及碳原子的擴散。晶界碳化物(wù)溶解度與溫度呈近線性關系增加,碳原子的擴散主要受到(dào)高(gāo)溫條件(jiàn)下(xià)的活度、擴散系數以及原始狀态的影響。