水韌處理對(duì)TiC基高錳鋼結(jié)合金組織與性能的影響

肖平安++李晨坤++軒翠華++張霞++宋建勇

摘要：研究了水韌處理對(duì)TiC基高錳鋼結(jié)合金力學(xué)性能的影響，并通過(guò)分析合金在處理前后顯微組織結(jié)構(gòu)和微區(qū)成分的變化，闡述了其中的內(nèi)在關(guān)系.經(jīng)過(guò)1 050 ℃×6 h水韌處理后，真空燒結(jié)試樣的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性分別提高了154.6%和125.3%；低壓燒結(jié)試樣則分別提高了61.81%和45.38%；真空燒結(jié)+低壓燒結(jié)試樣也分別提高了65.59%和32.90%.研究結(jié)果表明，水韌處理能夠顯著提高燒結(jié)態(tài)TiC基高錳鋼結(jié)合金的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性.

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)硬質(zhì)合金；水韌處理；力學(xué)性能；顯微組織

中圖分類號(hào)：TG148 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AEffect of Water Toughening Treatment on Microstructure

and Properties of High Manganese Steel Bonded TiC

XIAO Pingan， LI Chenkun， XUAN Cuihua， ZHANG Xia， SONG Jianyong

（College of Materials Science and Engineering， Hunan Univ， Changsha，Hunan4110082，China）Abstract：The effect of water toughening treatment on mechanical properties of high manganese steel bonded TiC hard alloy was systemically investigated， and the microstructure and element distribution of the alloy before and after the treatment were also evaluated by SEM and EDS in order to understand the internal relationship of its properties. The bending strength and impact toughness of high manganese steel bonded TiC hard alloy by normal vacuum sintering were raised by 154.6% and 125.3%. They were 61.81%， 45.38% and 65.59%， 32.90% for low pressure sintering and vacuum sintering plus low pressure sintering specimen， respectively. The results revealed that water toughening treatment could effectively improve the alloy's bending strength and impact toughness.

Key words：steel bond hard alloy； water toughening treatment； mechanical property； microstructure

TiC基高錳鋼結(jié)合金是以TiC為硬質(zhì)相，高錳鋼為粘結(jié)相的一種優(yōu)質(zhì)抗沖擊耐磨材料，已在水泥、采礦、冶金、建筑、機(jī)械制造和鍋爐制造等行業(yè)有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用＼[1＼].據(jù)估算，我國(guó)在水泥行業(yè)破碎用鑲鑄錘頭所需要的TiC基高錳鋼結(jié)合金鑲塊的產(chǎn)量已近1 000 t.因此，積極開展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)韌度具有重要意義.

TiC基高錳鋼結(jié)合金中基體高錳鋼的性能很大程度上決定了合金的韌性和耐沖擊性能，而提高普通鑄造高錳鋼性能的標(biāo)準(zhǔn)工藝方法是進(jìn)行水韌處理＼[2＼].即首先將高錳鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度并保溫一段時(shí)間，使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后淬入水中快速冷卻，從而得到單一的過(guò)冷奧氏體組織＼[3-4＼].這種高錳奧氏體在強(qiáng)沖擊磨料磨損的條件下能夠有效地自主強(qiáng)硬化，表現(xiàn)出很好的耐磨性能＼[5-9＼].然而對(duì)TiC基高錳鋼結(jié)合金進(jìn)行水韌處理的研究工作尚未見報(bào)道，因此，作者決定對(duì)TiC基高錳鋼結(jié)合金開展水韌處理基礎(chǔ)研究，探索水韌處理對(duì)此類硬質(zhì)合金組織和性能的影響.

湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2015年第12期肖平安等：水韌處理對(duì)TiC基高錳鋼結(jié)合金組織與性能的影響1實(shí)驗(yàn)方案和方法

實(shí)驗(yàn)用高錳鋼結(jié)合TiC基合金耐磨塊由國(guó)內(nèi)某廠生產(chǎn)，牌號(hào)為TM52，主要基本成分見表1.耐磨塊的尺寸為：55 mm×47 mm×60 mm，在高度方向上帶有3°的錐度.耐磨塊分別采用4種工藝方法生產(chǎn)：1） 常規(guī)壓制+真空燒結(jié)（標(biāo)記為A類）；2） 常規(guī)壓制+低壓燒結(jié)＼[10＼]（標(biāo)記為B類）；3） 常規(guī)壓制+真空燒結(jié)+低壓燒結(jié)（標(biāo)記為C類）；4） 常規(guī)壓制+真空燒結(jié)+熱等靜壓＼[11＼]（標(biāo)記為D類）.

TiC基高錳鋼結(jié)合金耐磨塊的加熱在SXX413型電阻爐中進(jìn)行，水韌處理溫度選為1 050 ℃；耐磨塊在1 050 ℃保溫6 h后進(jìn)行水淬處理，冷水溫度在30 ℃以下.具體的水韌處理工藝如圖1所示.

表1TiC基高錳鋼結(jié)合金的主要成分

Tab.1The main composition of high manganese steel bonded titanium carbide %

合金牌號(hào)wTiCwCwMnwNiwMowFeTM5240.0～60.00.8～1.28.0～10.00.6～2.00.6～2.0Remain

t/min

圖1TiC基高錳鋼結(jié)合金的水韌處理工藝曲線