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稀土改性CrNiMnMo合金衬板钢组织与性能研究

作　者: 杨晓娟
导　师: 杜晓东
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 稀土改性 CrNiMnMo合金衬板钢显微组织与性能冲击腐蚀磨损磨损机理
分类号: TG142.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

冶金、矿山等行业所用湿磨机衬板的服役条件十分恶劣,既要承受冲击,又要承受腐蚀和磨损。近年来,代替高锰钢的合金衬板钢的合金设计与研制开发成为该领域的热点。本文尝试利用国内丰富的稀土资源,在前期研制的CrNiMnMo合金衬板钢基础上,拟通过稀土改性提高其冲击腐蚀磨损性能。本课题来源于安徽省中小企业创新基金和安徽省教育厅自然科学基金重点项目。本文以稀土改性CrNiMnMo合金衬板钢为研究对象,研究了稀土对合金衬板钢组织、力学性能、非金属夹杂物、耐腐蚀性能、耐冲击腐蚀磨损性能的影响及其作用机理,探讨进一步提高CrNiMnMo合金衬板钢性能与使用寿命的途径,并在此基础上,通过减少合金中Mo含量,探讨降低合金成本的可能性。通过金相光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和冲击试验机等研究手段分析研究了稀土改性CrNiMnMo合金衬板钢和不含Mo合金衬板钢的微观组织和性能。结果表明:微量稀土的加入使CrNiMnMo合金衬板钢淬火回火组织为板条马氏体加少量残余奥氏体,马氏体板条细小而均匀;微量稀土改变了钢中原有夹杂物的种类、形态、尺寸和分布,减少了其对衬板钢性能的危害作用,较之未加稀土的合金冲击韧性显著提高,冲击条件下属于韧性断裂;微量稀土的加入使合金硬度略有提高,而耐腐蚀性提高明显。不含Mo的合金硬度和耐腐蚀性较之含Mo的合金有所下降。在改进的MLD-10型冲击腐蚀磨损实验机上,对稀土改性CrNiMnMo合金衬板钢进行冲击腐蚀磨损性能测试,借助于扫描电镜、光学显微镜和显微硬度计观察磨损试样磨面形貌,分析亚表层金相组织和显微硬度变化,探讨其冲击腐蚀磨损机理。结果表明:稀土改性CrNiMnMo合金衬板钢表现出最佳的耐冲击腐蚀磨损性能,磨损质量损失曲线变化较平缓,质量损失最少。在冲击功0.8J下,磨损机理主要以显微切削为主,冲击功增加到2.0J时,磨损机理由前期微观切削转变为后期的局部浅层疲劳剥落。不含Mo的稀土改性衬板钢耐冲击腐蚀磨损性能下降,磨面出现腐蚀痕迹,磨损机理主要为显微切削、挤压变形和腐蚀磨损的交互作用。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-25
  1.1 前言  13-14
  1.2 衬板材料的发展  14-16
    1.2.1 衬板材料概述  14
    1.2.2 国外衬板材料发展概况  14-15
    1.2.3 国内衬板材料发展概况  15-16
  1.3 稀土改性钢的研究  16-20
    1.3.1 稀土在钢中的应用研究  16-19
    1.3.2 国内外稀土改性钢的发展概述  19-20
  1.4 磨损机理的研究  20-24
    1.4.1 冲击磨损  20-21
    1.4.2 剥层磨损  21
    1.4.3 磨料磨损  21-22
    1.4.4 腐蚀磨损  22-24
  1.5 课题研究的背景及意义  24-25
第二章实验材料及实验方法  25-36
  2.1 实验材料设计  25-31
    2.1.1 稀土改性CrNiMnMo 合金衬板钢性能设计  25-26
    2.1.2 稀土改性CrNiMnMo 合金衬板钢组织设计  26
    2.1.3 稀土改性CrNiMnMo 合金衬板钢成分设计  26-28
    2.1.4 稀土改性CrNiMnMo 合金衬板钢制备  28-31
  2.2 实验设备及样品制备  31-33
    2.2.1 实验主要设备  31-32
    2.2.2 实验样品制备  32-33
  2.3 实验方法  33-36
    2.3.1 硬度测试  33
    2.3.2 冲击韧性  33
    2.3.3 冲击腐蚀磨损实验  33
    2.3.4 X射线衍射分析  33-35
    2.3.5 均匀腐蚀速率测定  35-36
第三章稀土改性 CrNiMnMo 合金衬板钢组织和性能  36-47
  3.1 稀土改性 CrNiMnMo 合金衬板钢性能测试  36-37
    3.1.1 稀土改性CrNiMnMo 钢的成分检测  36
    3.1.2 稀土改性CrNiMnMo 钢的力学性能  36-37
    3.1.3 稀土改性CrNiMnMo 钢的耐腐蚀性能  37
  3.2 稀土改性 CrNiMnMo 衬板钢微观组织  37-44
    3.2.1 金相组织  37-39
    3.2.2 夹杂物形态、尺寸和分布  39-40
    3.2.3 断口扫描  40-42
    3.2.4 X 射线衍射  42-44
  3.3 实验结果分析  44-45
    3.3.1 组织、硬度、冲击韧性分析  44-45
    3.3.2 均匀腐蚀性能分析  45
  3.4 本章小结  45-47
第四章稀土改性 CrNiMnMo 衬板钢冲击腐蚀磨损性能  47-55
  4.1 磨粒选择  47-49
  4.2 料浆的配比  49
  4.3 冲击功的选择  49-50
  4.4 冲击腐蚀磨损实验结果  50-51
  4.5 结果讨论  51-54
    4.5.1 相同冲击功下三种试样的冲击腐蚀磨损  51-52
    4.5.2 不同冲击功下三种试样的冲击腐蚀磨损  52-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章稀土改性 CrNiMnMo 衬板钢冲击腐蚀磨损机理研究  55-75
  5.1 0.8J 冲击功下三种试样的磨损机理分析  55-65
    5.1.1 0.8 J 冲击功下1#试样的磨损机理分析  55-58
    5.1.2 0.8 J 冲击功下2#试样的磨损机理分析  58-61
    5.1.3 0.8J 冲击功下3#试样的磨损机理分析  61-64
    5.1.4 0.8J 冲击功下三种试样磨损机理讨论  64-65
  5.2 2.0J 冲击功下三种材料的磨损机理分析  65-74
    5.2.1 2.0J 冲击功下1#试样的磨损机理分析  65-67
    5.2.2 2.0J 冲击功下2#试样的磨损机理分析  67-70
    5.2.3 2.0J 冲击功下3#试样的磨损机理分析  70-74
    5.2.4 2.0J 冲击功下三种试样磨损机理讨论  74
  5.3 本章小结  74-75
第六章全文结论  75-77
参考文献  77-82
硕士期间发表论文情况  82-83

稀土改性CrNiMnMo合金衬板钢组织与性能研究

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