锰含量和热处理对中碳低合金耐磨铸钢强韧性的影响

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耐磨材料广泛应用于冶金、矿山、水泥、电力及工程机械等领域，随着科学技术和国民经济的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备生产效率的重要因素，提高耐磨材料的性能是国内生产和研究部门急需解决的问题之一。新研制的一种中碳低合金SiMn耐磨钢，在接近实际工况的条件下，通过研究Mn含量和奥氏体化温度对其组织和力学性能的影响，这对充分发挥该钢的性能潜力具有指导意义。

实验材料为新研制的中碳低合金SiMn耐磨钢，其化学成分(质量分数，%)为：0.41C，1.14Si，0.05Cr，0.28Mo，Mn分别为：1.20、1.64和2.10；铸钢采用碱性中频感应电炉熔炼，经熔清废钢、加入锰铁和硅铁等中间合金、炉前分析、终脱氧，然后将钢水注入钢包，浇注楔形试样，钢水浇注温度1480～1500℃。最后在楔形试样底部线切割加工10.5mm×10.5mm×55mm无缺口试样。铸态试样在SRJX-4-15箱式电阻炉内进行不同温度(850、880和920℃)保温1h油冷+250℃×2h空冷的热处理；然后将试样加工成10mm×10mm×55mm的无缺口冲击试样，用JB30A和JB30B冲击试验机测试材料的冲击韧度。硬度测试在普通的洛氏硬度计上进行；试样经过粗磨、细磨、抛光后，用金相显微镜观察金相组织，并用扫描电镜分析冲击断口形貌。

随Mn含量的逐渐升高，实验钢的硬度略有升高，但变化并不显著；冲击韧度先升高后降低，且在Mn含量为1.64%时达到最高值(253J/cm2)。随奥氏体化温度的升高，奥氏体均匀化程度升高，溶于奥氏体中的合金元素含量升高，实验钢的硬度和冲击韧度也随之升高，当奥氏体化温度超过900℃后，奥氏体晶粒变得粗大，实验钢硬度和韧性反而下降。实验钢经过880℃淬火和250℃回火后可以获得硬度与冲击韧度的最优配合。

实验钢经淬火、低温回火后的显微组织为回火马氏体，Mn含量和淬火温度的升高对组织的尺寸的影响并不显著，但使马氏体组织的条束状越加明显。实验钢冲击断口形貌特征为微孔聚集型断裂，即韧窝断裂。