分析稀土變質(zhì)和低合金鑄鋼組織的性能和影響

摘 要：隨著大型機(jī)械化作業(yè)不斷深入應(yīng)用，由于機(jī)械直接工作部件同工作環(huán)境的接觸不同，在很大程度上很難控制機(jī)械部件的工作環(huán)境，而且無(wú)論是地質(zhì)勘探還是工程建設(shè)，都存在著未知性，普遍使用的高錳鋼很難全面充分的發(fā)揮自身的作用，因此筆者結(jié)合實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)于低合金鑄鋼的研究，發(fā)現(xiàn)將稀土變質(zhì)與其融合，可以產(chǎn)生更好的使用效果。本文，筆者結(jié)合自身的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，融入到實(shí)際的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，通過(guò)數(shù)據(jù)說(shuō)明低合金鑄鋼與稀土變質(zhì)二者融合的優(yōu)勢(shì)，從而更進(jìn)一步促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：稀土變質(zhì)；低合金鑄鋼；性能；影響

中圖分類號(hào)：U465.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）09-0171-02

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷應(yīng)用，對(duì)于機(jī)械化作業(yè)越來(lái)越普遍。當(dāng)下，無(wú)論是大型地質(zhì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)采還是大型工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施都離不開(kāi)機(jī)械化作業(yè)。而這些所謂的機(jī)械化要想更好的應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)社會(huì)當(dāng)中，就需要提高自身的質(zhì)量，從而保證機(jī)械在工程建設(shè)過(guò)程中可以充分發(fā)揮自身的作用。順應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展就要求我們通過(guò)不斷調(diào)整生產(chǎn)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。在機(jī)械化作業(yè)工作中，也面臨著諸多問(wèn)題，例如機(jī)械鋼材耗損嚴(yán)重，例如在挖掘過(guò)程中，鏟齒作為挖掘機(jī)工作的主要部件，它極易磨損，這樣不僅給工作順利開(kāi)展帶來(lái)麻煩，也會(huì)在一定程度上增加建設(shè)工程的成本。因此，研究低合金鑄鋼，不僅可以從根本上解決機(jī)械耗損嚴(yán)重的問(wèn)題，也可以在很大程度上保證施工單位的綜合效益。

筆者通過(guò)對(duì)于低合金鑄鋼技術(shù)的深入研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)分析稀土的變質(zhì)可以產(chǎn)生對(duì)于低合金鑄鋼的影響，從而在很大程度上提升機(jī)械鋼材的堅(jiān)韌度，提升作業(yè)效率，以及降低機(jī)械剛才更新的速度，從而在更加安全作業(yè)的基礎(chǔ)上，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

1 低合金鑄鋼

1.1 低合金鑄鋼的應(yīng)用

在當(dāng)下的機(jī)械化作業(yè)當(dāng)中，大型機(jī)械的主要直接作業(yè)的零件多為高錳鋼，由于高錳鋼在綜合應(yīng)用方面具有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由于其耐磨性在大型機(jī)械當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用[1]。但是，隨著對(duì)材料的深入研究，發(fā)現(xiàn)高錳鋼只有在強(qiáng)烈沖擊或具有穩(wěn)定壓力的情況下，自身的表面硬度才可以發(fā)揮到最大，但是由于作業(yè)環(huán)境并非和數(shù)字模型一樣，而且隨著各種因素的變化情況也會(huì)發(fā)生變化。這樣就是的高錳鋼在這方面上存在一定的制約。解決這個(gè)瓶頸的關(guān)鍵就在于深入對(duì)于低合金鑄鋼的研究。

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的科學(xué)研究人員將研究方向投入到對(duì)于低合金鑄鋼的研究過(guò)程當(dāng)中。而且，通過(guò)反復(fù)的控制實(shí)驗(yàn)法，來(lái)對(duì)于各種元素的變質(zhì)、加熱等方面的處理加入到低合金鑄鋼鑄金當(dāng)中，從而研制出了多種材料，根據(jù)成分添加的不同來(lái)根據(jù)特性以適應(yīng)各種情況下的作業(yè)。通過(guò)對(duì)于材料實(shí)驗(yàn)研究的細(xì)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)多種類的材料利用。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)稀土對(duì)于實(shí)驗(yàn)具有一種更加特殊的作用，通過(guò)將稀土融合在材料當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)其性能對(duì)于材料組織擁有更多的細(xì)節(jié)值得研究[2]。因此，如果在稀土當(dāng)中能研發(fā)出一種在條件多變的情況下，能夠較靈活運(yùn)用的材料，使得其對(duì)于沖擊的負(fù)荷以及自身的彈性擁有一個(gè)提升，那必然將對(duì)于于機(jī)械材料的使用有一個(gè)很大程度的提升。在此，本文就稀土的變質(zhì)處理與低合金鑄鋼結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

1.2 低合金鑄鋼的研究

1.2.1 低合金鑄鋼的化學(xué)組成

要想深入了解低合金鑄鋼，必須要從低合金鋼的化學(xué)組成入手分析。通過(guò)對(duì)表1分析，我們可以清晰的看出各種元素的比重。從基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)開(kāi)始，重點(diǎn)研究稀土對(duì)于其自身的影響。根據(jù)相應(yīng)的成分，在相等低合金鋼的情況下，依次逐步增長(zhǎng)稀土的含量，通過(guò)研究數(shù)值的變化，來(lái)確定物質(zhì)化學(xué)成分是否穩(wěn)定[3]。依次根據(jù)數(shù)值的變化，來(lái)對(duì)應(yīng)實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)于物質(zhì)鋼韌性和判斷。這種判斷，是對(duì)于低合金鋼添加稀土最簡(jiǎn)便和最基礎(chǔ)的方法，在多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用。

2 稀土和低合金鑄鋼實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)是說(shuō)明事實(shí)的最好武器，在此，筆者將變質(zhì)稀土通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)分析，得出以下事實(shí)作為論據(jù)。

2.1 低合金鑄鋼熱處理的產(chǎn)物

在低合金鑄鋼質(zhì)量不變的情況下，加入不同含量的稀土同時(shí)在使用熱處理的工藝加工之后會(huì)得到金相組織。通過(guò)和之前尚未添加稀土的低合金鋼組織的研究對(duì)比我們可以發(fā)現(xiàn)，之前的低合金鋼組織主要由馬氏體和殘余奧氏體二者組成。其中，貝氏體量極少，而且分子分布不平衡，結(jié)構(gòu)組織分布也不均勻。但是，通過(guò)對(duì)于分析加入稀土的低合金鑄鋼，不難發(fā)現(xiàn)，組織中的馬氏體變得更加細(xì)小，同時(shí)，產(chǎn)生的少量的下貝氏體，不僅組織均勻，而且散布結(jié)構(gòu)更加愛(ài)合理[4]。因此，可以得出結(jié)論，經(jīng)過(guò)稀土變質(zhì)處理之后，奧氏體晶粒在很大程度上得到了虛化，而且結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不僅改善了晶界夾雜物的形態(tài)，使低合金耐磨鋼最終熱處理獲得的上貝氏體+下貝氏體+馬氏體組織得到了細(xì)化，而且有利于低合金鋼力學(xué)性能的提高，這樣通過(guò)對(duì)于加入稀土后對(duì)于低合金鑄鋼產(chǎn)物的研究可以進(jìn)一步了解到材料的特性。

2.2 稀土對(duì)低合金耐磨鋼力學(xué)性能的影響

熱處理作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)中最普遍的適應(yīng)，在此也可以進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)可以通熱處理來(lái)對(duì)試樣進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能試驗(yàn)，試樣的的益處在于不僅可以測(cè)試出沖擊韌性，同時(shí)還可以對(duì)于洛氏硬度測(cè)試值進(jìn)行探究。由試驗(yàn)結(jié)果可知，與未加稀土的合金相比，加稀土后合金的沖擊韌性和硬度值都有大幅增加。這主要是由于稀土元素具有細(xì)化晶粒，在同低合金鋼發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)，由于自身的特性改善了組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)也將夾雜物的形狀進(jìn)行改變，是指成為分布均勻而且形狀細(xì)小更容易彌散分布，這樣稀土的優(yōu)勢(shì)在其中便發(fā)揮到了最大[5]。同時(shí)，對(duì)于稀土攝入量大小的不同，造成低合金鋼微觀發(fā)硬，也是大不相同的。這樣，由于稀土加入量不同造成合金微觀組織的不同，最終導(dǎo)致力學(xué)性能的不同。通過(guò)采取固定取值法，我們可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)稀土硅鐵合金加入量為0.15%時(shí)，低合金鑄鋼的組織主要由細(xì)小的板條馬氏體和上貝氏體組成。稀土硅鐵合金加入量為0.35%時(shí)，其組織主要由粗大的板條馬氏體和上貝氏體組成，。此時(shí)低合金鑄鋼試樣的沖擊韌性和硬度雖較未加稀土硅鐵合金的低合金鑄鋼試樣的高，但板條狀馬氏體組織不均勻，且有一定的方向性，因此其性能并未達(dá)到最佳。而當(dāng)稀土硅鐵合金加入量為0.25%時(shí)，低合金鑄鋼的組織轉(zhuǎn)變上貝氏體、下貝氏體和馬氏體的復(fù)合組織，且馬氏體、貝氏體組織均勻細(xì)小，同時(shí)有一定量且較為均勻分布的下貝氏體組織。因此，我們可以很容易的發(fā)現(xiàn)，不同含量的稀土的假如，必然會(huì)對(duì)低合金鋼產(chǎn)生不同的改變。由于適量稀土的加入有效地減緩了奧氏體的分解[6]，同時(shí)，也在很大程度上改善了鋼的淬透性和淬硬性，因而合金的沖擊韌性和硬度均有很大的提高。而且發(fā)現(xiàn)，它與同期的相比，材質(zhì)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化使其堅(jiān)韌性和抗壓力以及硬度都有很大的提高。結(jié)果表明：韌性提高幅度近52%，硬度提高幅度約54%，從而極大化，減小了鎂合金的二次枝晶間距。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)對(duì)于低合金鑄鋼和稀土的熱處理，同時(shí)使用定量分析發(fā)，在低合金鋼取值固定的情況下，通過(guò)對(duì)于稀土質(zhì)量變化的研究，發(fā)現(xiàn)不同條件下的低合金鋼內(nèi)部不斷發(fā)生變化。

稀土加入低合金耐磨鑄鋼中能明顯細(xì)化鋼的奧氏體晶粒度，增加和控制板條馬氏體的數(shù)量并使板條馬氏體尺寸變細(xì)；同時(shí)稀土元素提高了低合金耐磨鑄鋼的奧氏體穩(wěn)定性，減緩了奧氏體向貝氏體的分解，有利于提高低合金耐磨鑄鋼的淬透性[7]。

稀土元素加入低合金耐磨鑄鋼中，在控制冷卻的條件下（正火），能穩(wěn)定地得到上貝氏體+下貝氏體+馬氏體的復(fù)合組織。

適量稀土元素的加入，能有效提高低合金耐磨鑄鋼的抗沖擊韌性和硬度。在本試驗(yàn)研究條件下，當(dāng)1#稀土硅鐵合金加入量為0.25%時(shí)，獲得的鑄鋼的組織和綜合性能達(dá)到最佳。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)下各種大型的開(kāi)采、勘探項(xiàng)目以及工程橋路施工建設(shè)，都離不開(kāi)各種類型的大型機(jī)械作業(yè)。它們的出現(xiàn)，無(wú)論是對(duì)于露天煤礦的開(kāi)采還是大型工程項(xiàng)目而言，通過(guò)充分利用科學(xué)技術(shù)這一第一生產(chǎn)力，在大大節(jié)省了成本的同時(shí)，同時(shí)也給企業(yè)帶來(lái)的巨大的效益。當(dāng)然，科學(xué)的探究是無(wú)止境的，筆者只能在此證明低合金鑄鋼在機(jī)械零部件發(fā)展上具有暫時(shí)的優(yōu)勢(shì)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及科研技術(shù)的不斷深入，必然會(huì)有更多更適合、高效的材料出現(xiàn)，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的更好發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：覃海英（1972-），女，壯族，南寧人，研究生班學(xué)歷，工程碩士，講師，工作單位：廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。研究方向：金屬材料及加工工藝。