【摘 要】
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本文采用氮气雾化制粉+热等静压(HIP)工艺制备钒含量为10%的高钒钢,并制备相同成分的熔炼高钒钢作为性能上的对比,通过对显微组织、硬度、冲击韧性、抗弯强度和耐磨性的比较和分
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本文采用氮气雾化制粉+热等静压(HIP)工艺制备钒含量为10%的高钒钢,并制备相同成分的熔炼高钒钢作为性能上的对比,通过对显微组织、硬度、冲击韧性、抗弯强度和耐磨性的比较和分析,研究制备工艺对高钒钢组织和性能影响。包括以下几个部分:
(1)高钒钢中加入钒和碳可形成大量的碳化物,加入钼和铬可提高淬透性与基体硬度,获得高耐磨性。本实验的高钒钢成分为C:2.45+0.25%,V:10.00±0.75%,Cr:5.00±0.5%,Mo:1.30±0.2%,Si<0.5%,Mn<0.5%,P<0.04%,余量为Fe;成分确定后,用Thermo-Calc计算出相应高钒钢的相图,确定其熔点和奥氏体转变点,为制定熔炼,热等静压和热处理工艺提供依据。
(2)采用氮气雾化制粉,得到不同粒度的球形粉末;将合金粉末分别在不同热等静压制度下烧结。结果表明,热等静压温度降低(从1200℃到1150℃)和合金粉末粒度减小,可以减小高钒钢的碳化物尺寸和晶粒度,采用-300目(<50μm)的合金粉末在1150℃烧结后的试样,大颗粒碳化钒的尺寸小于5μm,晶粒尺寸小于8μm。钢锭的致密度达到99.5%以上。
(3)热处理过程中,研究了高钒钢硬度随淬火、回火温度的变化。低温回火时,硬度值随淬火温度的升高先增高后降低,而当回火温度超过500℃时,硬度值随淬火温度的升高单调增高。回火硬度值随回火温度的升高,单调下降,而且随回火温度的升高,硬度下降的速率增快。
(4)对粉末高钒钢和熔炼高钒钢的微观组织进行定量分析。表明,HIP3的碳化物粒度分布更为集中,组织中碳化物的平均颗粒尺寸(D50)为1μm,有85%以上碳化物的粒度小于2μm,最大碳化物的粒度小于5μm。而铸造高钒钢的碳化物粒度分布较为分散,约有10%的碳化物的粒度直径大于8μm。
(5)比较粉末高钒钢和熔炼高钒钢在淬火温度为1000℃~1150℃,回火温度为500℃~600℃时的硬度、冲击韧性、抗弯强度和耐磨性。表明,粉末高钒钢的硬度、韧性和耐磨性都较高,冲击韧性达到熔炼高钒钢的两倍。粉末高钒钢的碳化钒细小(<5μm)分布均匀,不易破碎,断裂前可吸收较多的能量,而且碳化物颗粒间自由程较小,能更好的保护基体不被磨损。
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