稀土对耐磨铸钢组织及性能的影响

陈柏旭

铸钢是由废钢冶炼，属于非变性材料，含锰在 1.1%～1.4%的高锰钢能够耐冲击磨损，多用于矿山机械，工程机械的耐磨零件，低合金铸钢以铬或铬镍为主要合金元素，用于化工阀体，泵，大容量电站的汽轮机壳体。从铸钢的冶炼，浇注，凝固到铸件的形成，钢液的纯净度，夹杂物的形态，分布，铸态的组织结构，合金成分的均匀性等都是铸件成品好坏的关键，然而微量的稀土对铸钢的这些方面都很敏感，因此系统地研究稀土在铸钢中的作用机理，从而实现定量控制，对提高铸件的性能具有重要的意义。
本研究采用来自山西某铸造厂提供的不同稀土含量的高锰铸钢及实验室真空冶炼炉冶炼的不同稀土含量的 20MnCrNi2MoA 铸钢，采用 Axiovert25 型蔡司（ZEISS）金相显微镜，QUANTA400 环境扫描电子显微镜及其配备的能谱仪观察不同稀土含量对铸钢组织变化、夹杂物的尺寸、形态、分布以及种类进行研究，采用布氏硬度试验机、万能拉伸试验机、冲击试验机等对不同稀土含量的高锰钢进行硬度检测、拉伸与冲击试验，分析不同稀土含量对高锰铸钢及 20MnCrNiMoA 铸钢性能的变化。
研究结果表明：不同稀土含量的高锰钢晶粒尺寸相差不大，当稀土量是 0.052%时，晶粒尺寸相对均匀；三种不同稀土含量的高锰钢中夹杂物形态较圆整，尺寸大约在 1.7-16μm 之间，三种不同稀土含量的高锰钢的硬度值及拉伸性能差别不大，其中稀土量对冲击韧性影响较明显，当稀土含量是 0.052%时，冲击韧度值在 150J/cm2左右。不同稀土含量的 20MnCrNi2MoA 铸钢的金相组织差别不大，当稀土量在0.06%时，奥氏体晶粒尺寸在 63μm 左右，硬度值在 43HRC，稀土夹杂物较圆整，尺寸在1.4-2.8μm之间。