高强度耐磨板是一种变形马氏体α+β两相热强合金,其名义成分包含多种元素。合金中含有Mo、W等高熔点的元素,热强性、耐磨性很好,使用寿命可达普通耐磨材料的十倍以上,适合用来制造工程机械设备、矿山设备及各行业耐磨零件配件等。
高强度耐磨板可加工成锻件、模锻件、棒材、板材和其它形式的产品。目前国内对该合金的棒材、锻件和模锻件的研究较多,但对板材工艺研究甚少。科研人员主要研究不同的热处理工艺对板材力学性能的影响,摸索出高强度耐磨板合理的热处理工艺,为今后高强度耐磨板的研制生产和推广应用提供参考。
试验采用经3次真空自耗重熔的JFE-C400耐磨板,用化学分析法分析铸锭的成分(质量分数,%)为Al6.2~7.2,Mo1.5~2.5,Zr0.8~2.5,Sn0.8~2.5,W0.5~1.5,Si0.10~0.25,C≤0.10,Fe≤0.15,H≤0.10,O≤0.10,N≤0.04。用金相法测定合金相变点为(1020±2)℃。铸锭经3150t快锻机和3t电液锤开坯后,经热轧轧制成厚度10.0mm板材。板材取样经不同的热处理后进行力学性能和显微组织分析。
耐磨板既可以采用普通退火也可以采用双重退火。普通退火是把合金加热到适当温度保温一定时间后冷却;而双重退火则是先将合金加热到适当温度(简称为“第1退火温度”)保温一定时间冷却后再重新加热到一定温度(简称为“第2退火温度”)保温一定时间后冷却。试验采用的普通退火温度为880、900、920及950℃,保温1h,冷却方式为空冷、水冷以及油冷。双重退火为950℃×1h,空冷+560℃×6h,空冷。试验结果表明:
(1)高强度耐磨板普通退火与双重退火相比,普通退火的塑性高于双重退火。考虑高强度耐磨板的塑性指标较高,故采用普通退火。
(2)高强度耐磨板在880~950℃范围内,随着退火温度的升高,强度呈缓慢上升趋势,塑性先升高后降低。退火温度900时,强度、塑性可以良好匹配。
(3)通过不同冷却速度(空冷、油冷和水冷)下的强度、塑性对比,水冷条件下的强度、塑性最好。
(4)高强度耐磨板的最佳热处理工艺为900℃×1h,水冷。