回火温度与钛含量对低合金耐磨钢组织及性能的影响

铭晨

目前，很多设备由于磨损而导致失效，造成设备和器材大量浪费，所以耐磨材料的开发很有必要。低合金耐磨钢由于具有良好的耐磨性能在矿山、煤炭、水泥、运输等磨损特别严重的行业得到广泛的使用。低合金耐磨钢不仅要有较高的强度及硬度，同时要有较高的塑韧性，以达到较高的抗磨损性能。通过对含Ti耐磨钢的研究发现，Ti元素能显著提高钢的硬度和耐磨性。关于冲击条件耐磨钢的磨损和变形行为的影响研究表明，钢中碳化物的强化效果优于马氏体，但是会大大提高钢的脆性和裂纹的产生，从而影响钢的耐磨性。所以细化钢的碳化物有利于钢的耐磨性，同时可减缓粗大的碳化物导致的脆性和裂纹的产生。

有研究者研究了化学成分及组织对淬火耐磨钢耐磨损性能的影响，结果发现如果材料表层太脆，磨损速度增加较快，而接触表面有一定的硬度与充分的韧性有利于提高材料的耐磨性。低合金耐磨钢经过淬火及在适当温度进行回火热处理，既能提高钢的强度和耐磨性，又可提高钢的塑韧性，降低在使用过程中的开裂问题。武汉科技大学的研究者对两种不同Ti含量的低合金耐磨钢进行淬火及不同温度回火热处理，研究热处理温度对实验钢冲击功、强度、耐磨性能及组织与析出相影响。

实验采用50kg真空中频感应炉冶炼，浇铸成钢锭，将钢锭在1250℃保温1h，在1050℃进行粗轧，950℃进行精轧，最终轧制成12mm厚的板材，经层流冷却至450℃空冷。

然后将热轧板重新加热进行淬火与回火热处理，淬火温度为870℃，保温20min后采用水淬处理。回火温度分别为160、190、220、250、300、350、400、450、500和540℃等，回火时间：190～350℃的回火时间为100min，400～500℃的回火时间为60min，然后空冷，将回火钢板加工成标准冲击试样，尺寸为10mm×10mm×55mm，Chapy-V型缺口，冲击试验温度为-20℃。力学性能测试依据GB/T228.1-2010，获得屈服强度、抗拉强度和伸长率。借助Nova-NanoSEM400/JEOL2100TEM分析回火组织及析出相；借助维氏硬度计测试硬度值。试验结果表明：

（1）两组实验钢淬火后在160～540℃温度区间回火，冲击功出现两个峰值，在（200+/-10）℃回火冲击功为40J左右，在500℃回火时，冲击功最高达到60J；

（2）实验钢在190℃低温下回火，强度与硬度均高于500℃回火，其中含Ti量为0.09%的实验钢综合力学性能最佳，屈服强度达到1218MPa，抗拉强度为1507MPa，维氏硬度值429.5HV；

（3）两组实验钢淬火后均得到板条马氏体，190℃回火以后，得到纳米级板条回火马氏体，析出相主要为（NbTiV）的碳化物，其中含Ti量为0.18%的实验钢析出相粗大，强度及耐磨性等综合力学性能也低于含Ti量为0.09%的实验钢。