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NM360耐磨板组织调控与磨损机理研究

2021/12/16 15:56:51      点击:

NM360耐磨板组织调控与磨损机理研究
采用在常规马氏体耐磨钢板的基础上,添加一定量的Ti元素,提出在常规高强韧板条马氏体钢基体上引入微米-纳米双尺度超硬TiC颗粒的组织设计,实现在不增加硬度和降低焊接性能情况下,耐磨性提高到1.5-2.0倍目标。研究了微米级TiC粒子的形成机制和控制原理,分析了微米-纳米级双尺度碳化物的类型、尺寸、形状、体积分数等在典型煤炭采运磨损工况磨损时磨损面的变形、硬化和裂纹萌生及扩展行为,获得最佳耐磨性条件下的微米级碳化物和纳米级碳化物类型、体积分数、尺寸分布等,以及对应的高耐磨性磨损工况环境;研究了微米级碳化物与纳米级碳化物对不同磨损机理的贡献及相互作用机制,修正并构建了板条马氏体基体存在超硬碳化物时新型耐磨钢板的磨损失效模型。发现当TiC颗粒尺寸相对较大时(微米级),在磨损时较高硬度的TiC微米级颗粒可以阻碍微切削沟槽或犁沟通过,减少磨粒滑动距离,而相对较软的板条马氏体基体可有效的支撑TiC颗粒,防止其脱落,从而显著增强材料的耐磨性能。当TiC颗粒尺寸相对较小时(纳米级),微小的第二相粒子可以钉扎奥氏体晶界而阻止其在加热的过程中长大,从而获得超细的马氏体基体组织,改善材料的韧性。TiC颗粒在形成过程中消耗了钢中大量的C元素,从而使钢板的有效碳当量降低,有利于获得良好的焊接性能。因此,在耐磨钢基体上弥散分布大量微米-纳米超硬TiC颗粒,可以实现在不增加钢板硬度和降低焊接性能情况下,大幅度提高耐磨性的目的,获得了高强韧板条马氏体基体上引入微米-纳米双尺度超硬颗粒增强相时钢板的磨损机理和主要失效行为。



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