热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响
文章编号:1000-2634(2007)-11-0147-03
热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响＊
宋茂林,张德芬,陈孝文,李丽
(西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500)
摘要:通过对铁基非晶薄带在不同热处理工艺下的磁性能参数的比较,发现了其磁性能的变化规律,进而找到了磁性能最佳的退火热处理制度—加热温度405℃、保温时间20m i n。通过比较样品在晶化热处理前后的性能变化,找到了晶化热处理对铁基非晶合金性能的影响规律:晶化前非晶薄带的耐蚀性高;晶化后非晶薄带的显微硬度提高,但是脆性明显增加。该性能符合海上钻井平台所用配电变压器的低耗能、高耐腐蚀性要求。
关键词:铁基非晶合金;薄带;热处理;磁性能;耐腐蚀性
中图分类号:T E54 文献标识码:A
铁基非晶合金是近年来发展起来的一种新型功能材料,在电力领域具有广阔的应用前景,由它制备的配电变压器较好地符合了海上油气田节能环保、耐腐蚀性要求。在“西气东输”中的电气设计中尽量选择非晶合金变压器,就是为了保障电压质量和适应较远距离输电的需要[1]。铁基非晶合金优异的软磁性能和力学性能源于其制备过程中形成的特殊结构,而优异的软磁性能只有经过合适的热处理后才能显现出来[2-5]。本文旨在通过研究不同热处理工艺对铁基非晶合金软磁性能的影响,找到适合于工业生产的最佳热处理工艺,从而为企业制定热处理制度提供依据,同时也为铁基非晶合金在油气田电气设备上的应用提供实验依据。
1 样品的制备和实验方法
1.1 样品的制备及热处理
利用单辊急冷法制成非晶薄带F e80S i9B11,绕制成环状铁芯后在无磁不锈钢管式炉中进行退火热处理。整个热处理过程采用氮气保护。
首先在390～420℃温度内每间隔5℃选取1个温度,共7个,保温时间为15m i n进行热处理,然后检测其磁性能,确定出最佳热处理温度;其次在最佳热处理温度下,保温时间在5～30 m i n内每间隔5m i n选取1个时间,共6个,进行热处理,然后检测其磁性能,确定出最佳保温时间。
然后,在加热温度580℃、保温时间为20m i n条件下进行热处理。进而研究晶化前后非晶合金硬度及耐腐蚀性能的变化规律。
1.2 磁性能的测量
使用直流电源、C D-4型直流磁性测量仪、冲击检流计测量样品的静态磁性能,进而测出静态磁性参量:饱和磁感应强度B s、剩余磁感应强度B r、矫顽力H c等;再采用共地三电压法测量样品的动态磁性能参数即铁损P。
1.3 显微硬度测试
本实验采用H X D-1000T M B型数字式显微硬度计测量显微硬度。
1.4 耐腐蚀性测试
采用电化学方法测定样品的电化学极化曲线,辅助电极与参比电极分别为铂片和饱和甘汞电极;采用Z F-9恒电位仪、Z F-4电位扫描信号发生器和Z F-10B数据采集器;试验溶液为5%的N a C l溶液;使用O r i g i n软件绘图和解析数据。
2 结果与分析
2.1 F e80S i9B11非晶合金退火后的磁性能变化
(1)不同加热温度下的磁性能参数变化规律
加热温度分别为:390、395、400、405、410、415、420℃,保温时间15m i n下B s、B r、H c与P1.3T/50H Z值的变化规律见图1～4:
第29卷 西南石油大学学报 V o l.29
2007年 11月 J o u r n a l o f S o u t h w e s t P e t r o l e u mU n i v e r s i t y N o v 2007
＊收稿日期:2007-09-30
作者简介:宋茂林(1984-),男(汉族),山西平遥人,材料科学与工程2003级本科生。
由图1～4可知,样品在保温时间为15m i n,加热温度为405℃下的B s、B r最大,H c、铁损P最小。
(2)不同保温时间下的磁性能参数变化规律
加热温度为405℃,保温时间分别为5、10、15、20、25、30m i n下B s、B r、H c与P1.3T/50H Z值的变化规律与相同保温时间、不同加热温度下的磁性能参数变化规律相同,即在保温时间为20m i n条件下的磁性能参数最佳。
一般认为[2]铁基非晶合金损耗小的主要原因为:铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界,因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低[6,7]。
2.2 F e80S i9B11非晶合金580℃晶化前后显微硬度
的变化
经过580℃晶化处理后,X-r a y衍射图谱上出现了尖锐的衍射峰,表明样品经580℃处理后已基本晶化。晶化前后显微硬度值及45#钢对比值如表1所示。
从表1中可以看出,热处理后的铁基非晶样品的硬度明显提高,而且还可以看出铁基非晶合金的硬度高于普通钢。
表1 晶化前后显微硬度值及对比(单位:H V)
项 目123平均
热处理前940926958941
热处理后1150109811891145
45#钢540569552553
存在这种现象的原因可以用在退火过程中的结构弛豫过程来解释[8,9]:经驰豫后,原子本身的内能有所降低,处于相对稳定状态,从而使得硬度升高。而非晶带材变脆是因为在高于晶化温度或延长保温时间时,当合金内部的自由体积降到某一临界值以下时,剩余自由体积便不足以维持其延性行为,从而出现退火脆性。
2.3 F e80S i9B11非晶薄带的耐腐蚀性能
铁基非晶合金在热处理前后,在5.0%N a C I溶液中的极化曲线如图5所示。
由图5可以看出:热处理前后的非晶合金在开路电位以上的阳极电流密度都随阳极极化电位的升高而急剧的增加。但在-900～-600V,热处理前
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的阳极电流密度的增加幅度减缓,这说明热处理前的非晶合金生成了钝化膜,并且热处理前的非晶带材也比热处理后的非晶带材自腐蚀电流低。以上表明热处理前的样品的耐腐蚀性趋势要好于热处理后的样品
。
图5 F e 80S i 9B 11
晶化前后的极化曲线通过参考前人研究铁基大块非晶合金的耐腐蚀性方法
[10,11]
,初步地对铁基非晶带材的耐腐蚀性进
行了研究,得出的结果与原先假设的结果相吻合,这是因为从腐蚀的观点来看,非晶态合金的化学性能
和电化学性能是均匀的、各向同性的,没有晶界、位错、层错等缺陷,更不存在偏析夹杂物和第二相,因而具有很好的耐点蚀和裂缝腐蚀的能力。正因为如此,非晶态合金将广泛应用于各种需要耐腐蚀的场合[12,13]。如在海上钻井平台上由于常年处于高含N a C I 的腐蚀环境中,所以电器设备特别是抽油机上使用的配电变压器的腐蚀现象非常严重,可以预见铁基非晶配电变压器在这种环境下有很广泛的应用前景。
3 结 论
(1)得到磁性能效果最佳的退火热处理制度-加热温度405℃、保温时间20m i n 。
(2)在经过580℃晶化处理后,F e 80S i 9B 11薄带的显微硬度显著提高,但脆性增大。
(3)在经过580℃晶化处理后,F e 80S i 9B 11薄带的耐腐蚀性能有降低的趋势。
(4)油田上需要低耗能、高耐腐蚀性的电力系统。可以预见F e 80S i 9B 11非晶薄带在油田上有很广泛的应用前景。
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(编辑:张云云 助理编辑:朱正喜)
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2007-11 宋茂林等: 热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响
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16·2007 A b s t r a c t
非晶的制备
材料化学 非晶材料的制备方法 姓名： 学号： 2016.11
摘要：自从1960年美国加州理工学院杜威P．Duwez教授采用急冷方法制得非晶体至今，人们对非晶体的研究已经取得了巨大的成就，非晶硅以及其他非晶半导体、非晶的合金等一系列非晶产品已经得到了广泛的应用。例如，过渡金属－类金属型非金属合金已经开始用于各种变压器、传热器铁芯；非晶合金纤维已经被用来作为复合材料的强化纤维；非晶铁合金作为良好的电磁吸波剂，已用于隐身技术的研究领域；某些非晶合金具有良好的催化性能，已被开发用来制作工业催化剂。非晶硅和非晶半导体材料在太阳能电池和光电导器件方面的应用也已相当普遍。[1]非晶由于其优异的物理性能，尤其是力学性能，日益引起注意。本文就概述了一些常见的非晶的制备方法。
引言：对于自然界中各种形态的物质，按照原子的堆垛方式进行分类，可将这些物质分为两大类，一类称为有序结构组成的物质，另一类称为无序结构的物质。晶体的原子结构堆垛为典型的长程有序结构，而气体、液体和诸如非晶态固体的原子堆垛都属于长程无序、短程有序结构，气体相当于物质的稀释态，液体和非晶固体相当于凝聚态。非晶合金属于典型非晶态固体，相对于传统的晶体金属或合金来说，其具有长程无序、短程有序（或是中程有序）的结构特点。正是这种独特结构的寻在，才能使非晶体表现出更好得优异的物理和化学性能。而非晶合金的原子进行排列是因为存在脆性的类似于氧化玻璃的特点，因此又被称为金属玻璃。非晶合金机构内部因为没有晶界、层错等缺陷，因此具有惊人的抗腐蚀性能，不存在偏析及异相等结构。从热力学上讲，非晶合金是一种亚稳态结构，它的原子结构呈现出长程无序排列，有序性被严格限制在几个原子的尺寸范围内，非晶合金在一定的热力学条件下将转变为能量更低的晶态结构。非晶材料这些特殊性质决定了其性能与晶体金属有很大差异，具有高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等特有的优异性能。[2]
热处理工艺规范(最新)
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。2范围 本规范适用于本公司生产的各种精铸、砂铸产品的热处理，材质为各种低碳钢、中碳钢、低合金钢、中合金钢、高合金钢、铸铁及有色合金。 3术语 3.1退火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 降温出炉的操作工艺。 3.2正火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 从炉中取出，在空气中冷却下来的操作工艺。 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1每次装炉前应对设备进行检查，把炉底板上的氧化渣清除干净， 错位炉底板应将其复位后再装，四周应留有足够的间隙，轻拿轻放，装炉应结实，摆放合理。 5.2装炉时大铸件产品放在下面，对易产生热处理变形的铸件，必须 作好防变形或反变形处理，力学性能试样应装在高温区，对特别小的铸件采用铁桶或其它框类工装集中盛放。 5.3炉车上的铸钢件入炉时，应缓慢推进，仔细观察铸钢件是否与炉 壁碰撞，关闭炉门，通电后应经常观察炉内工作状况。 5.4作好铸件产品后续热处理的准备工作，严格控制出炉温度，对水 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
热处理工艺
热处理工艺 摘要：现代机器制造对金属材料的性能不断提出更高的要求，如果完全依赖原材料的原始性能来满足这些要求，常常是不经济的，甚至是不可能的。热处理可提高零件的强度、硬度、韧性、弹性，同时，还可改善毛胚或原材料切削性能，使之易于加工。可见，热处理是改善原材料或毛胚的工艺性能、保证产品质量、延长使用寿命、挖掘材料潜力不可缺少的工艺方法。热处理在机械制造业中的应用极其广泛。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。 Modern machine manufacturing of metal material performance continuously put forward higher requirements, if totally dependent on the raw performance of the raw materials to meet these requirements, often not economical, even is impossible. Heat treatment can improve the strength, hardness, toughness and elasticity of the parts, and it also can improve the cutting performance of hair germ or raw material, so it is easy to be processed. Heat treatment is an essential method to improve the processing performance of raw materials or hair germ, guarantee the product quality, extend the service life and excavate the potential of material. Heat treatment in the mechanical manufacturing industry is very extensive. Iron and steel is the most widely used material in mechanical industry. The microstructure of steel is controlled by heat treatment, so the heat treatment is the main content of metal heat treatment. 关键词：热处理退火正火淬火回火温度 Heat treatment ，Annealing ，Normalizing ，Quenching ，Tempering ，Temperature 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调制。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，
材料及其热处理方式方法和性能影响
金属材料 一、金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料。 二、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铸铁等。 1、钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。生铁含碳量大于2％ 2、把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。 三、有色金属材料 有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 金属材料在各种外力作用下所表现出來的性能称为机械性能。金属的机械性能主要包括:強度、塑性、硬度、韧性及疲劳強度等。 1.強度: 強度是金属材料在靜载荷作用下，抵抗变形和破断的能力。 A.弹性极限 : 材料在外力作用下只产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，符号σe。 B.屈服极限 : 材料产生屈服现象时的应力称为屈服极限或屈服強度,符号σS。 C.抗拉強度: 材料在拉断前所能承受的最大应力为抗拉強度或強度极限，符号σb。 2.塑性: 金属材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性。延伸率 (δ)和断面收缩率(ψ)是衡量金属材料塑性的指标。 3. 冲击韧性: 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。 4.疲劳強度: 疲劳強度又称疲劳极限。減少零件的应力集中，改善零件表面质量及使零件表面保留压应力均能有效地提高零件的疲劳強度。 5.硬度: 硬度即指材料抵抗局部变形，特別是塑性变形、压痕或划痕的能力，它是各种零件和工具必须具备的性能指标之一，也是热处理主要的质量检验标准。
常用材料热处理工艺
常用材料热处理工艺 Prepared on 22 November 2020
常用材料热处理工艺二、ASTM A182 F22 1．退火（A）≥90±10℃炉冷； 2．回火（T）≥675℃ 3．HB≤170（一级）156~207（三级） 三、ASTM A694 F60，F52 1．N+T或Q+T N（Q）：920±10℃保温，空冷（水淬） T：≥540±10℃保温，空冷 2．HB实测 四、16MnJB4726-2000 或N+T N：930±10℃保温，空冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB：121~178 五、16MnDJB4727-2000 1．Q+T Q：930±10℃保温，水冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB实测 六、A105ASTM A105-2002 1．正火（N）：900±10℃保温，空冷
2：HB：137~187 七、20# JB4726-2000 1．正火（N）：910±10℃保温，空冷 2．HB：106~159 八、LF2ASTM A350 LF2 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 九、LF3ASTM A350-2002b 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 十、15CrMo JB4726-2000 1．淬火+回火（Q+T） Q：900±10℃保温，水冷 T：≥620℃保温，空冷 2．HB：118~180 十一、1Cr5Mo JB4726-2000 1．淬火+回火： Q：880~900℃，保温，水冷
17-4 热处理工艺
标准：GB/T 1220-1992 ●特性及应用： 0Cr17Ni4Cu4Nb是由铜、铌/钶构成的沉淀、硬化、马氏体不锈钢。0Cr17Ni4Cu4Nb有较高的强度、耐蚀性、抗氧化性，0Cr17Ni4Cu4Nb这个等级具有高强度、硬度(高达300℃/572℉)和抗腐蚀等特性。经过热处理后，产品的机械性能更加完善，可以达到高达1100-1300MPa(160-190 ksi) 的耐压强度。这个等级不能用于高于300℃(572℉) 或非常低的温度下，它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力，它的抗腐蚀能力与304和430一样。 ●应用领域: 1.海上平台、直升机甲板、其他平台 2.食品工业 3.纸浆及造纸业 4.航天(涡轮机叶片) 5.机械部件 6.核废物桶 ●化学成分： 0Cr17Ni4Cu4Nb化学成分： C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.035 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - 美国ASTMS17400，AISI630,UNS630化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - 日本SUS630化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb+Tao 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - 欧洲X5CrNiCuNb16-4化学成分 C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb+Tao 其他 ≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 - ●力学性能： 抗拉强度σb (MPa)：480℃时效,≥1310; 550℃时效,≥1060; 580℃时效,≥1000; 620℃时效,≥930 条件屈服强度σ0.2 (MPa)：480℃时效,≥1180;550℃时效,≥1000;580℃时效,≥865;620℃时效,≥725 伸长率δ5 (％)：480℃时效,≥10;550℃时效,≥12;580℃时效,≥13;620℃时效,≥16 断面收缩率ψ (％)：480℃时效,≥40;550℃时效,≥45;580℃时效,≥45;620℃时效,≥50 硬度：固溶,≤363HB和≤38HRC;480℃时效,≥375HB和≥40HRC; 550℃时效,≥331HB和≥35HRC;580℃时效,≥302HB和≥31HRC;620℃时效,≥277HB和 ≥28HRC ●热处理规范及金相组织： 热处理规范：1)固溶1020～1060℃快冷;2)480℃时效,经固溶处理后,470～490℃空冷; 3)550℃时效,经固溶处理后,540～560℃空冷; 4)580℃时效,经固溶处理 后,570～590℃空冷;5)620℃时效,经固溶处理后,610～630℃空冷。 金相组织：组织特征为沉淀硬化型。 ●交货状态：一般以热处理状态交货，其热处理种类在合同中注明；未注明者，按不热处理状态交货。
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响 预习报告 姓名：崔立莹 班级：材科1202 学号：41230179 2015年11月
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响 一、实验目的 1. 了解热处理设备和几种热处理工艺的实际操作。 2. 了解材料成分、热处理工艺、组织和性能之间的关系。 3. 培养学生综合运用所学热处理理论知识和实验技术独立分析和解决实际问题的能力。 二、实验材料与设备 1. 45（Ф15mm）、40CrNi（Ф13mm）和T8（Ф16mm）钢试样 2. 箱式加热炉 3. 硬度计 4. 金相显微镜以及数码照相系统 5. 磨光机及金相砂纸 6. 抛光机及抛光液 7. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等 三、实验内容及要求 本实验采用的钢材有40、40CrNi和T8三种，对于每一种钢材，要求得到如下组织： 全班分三组，每组选一种钢材，每人选一种组织进行以下实验： 1. 根据所选钢种和组织，综合运用所学的热处理知识，制定合理的（或能得到
所要求显微组织的）热处理工艺； 2. 按照制定的热处理工艺对钢进行热处理； 3. 测定热处理后钢材的性能(硬度、T8钢可作拉伸和冲击实验)； 4. 制备金相试样，观察组织并记录(照相)； 5. 总结并讨论实验结果。 本实验要求： 1. 每位同学均要首先根据实验总学时和实验要求制定实验方案（包括实验时间的具体安排）。注意本综合性实验为团队性实验，每位同学均无法单独完成，制定方案和时间安排时要与其他同学协调好； 2．在每个同学根据所选钢种和组织制定相应热处理工艺的基础上，以组为单位讨论并协调热处理方案； 3. 按照方案进行热处理、性能测定、组织观察与记录； 4. 以组为单位分析和总结实验结果，然后再以班为单位分析和总结实验结果。 四、实验准备内容 1、箱式电阻炉 箱式电阻炉主要由炉体和控制箱两大部分组成。炉体由炉架和炉壳、炉衬、炉门、电热元件以及炉门提升机构等组成，电热元件多布置在两侧墙和炉底。[1]图1中给出了炉体结构示意图，控制箱在炉体一侧。 图1 箱式电阻炉炉体示意图 1-底座;2-观察孔;3-炉门;4一热电偶;5-炉壳; 6-电热元件;7--耐火材料;8-保温材料;9-炉架箱式电阻炉一般工作在自然气氛条件下，多为内加热工作方式，采用耐火材料和保温材料做炉衬。用于对工件进行正火、退火、淬火等热处理及其他加热用
非晶合金的制备方法
纳米非晶合金制备简介 摘要:本文主要介绍了国内外几种非晶合金制备技术，其中包括水淬法、射流成型法、金属模铸造、复合爆炸焊接法及机械合金化法、粉末固结成形法等，并对各种制备技术的进行了比较分析。 关键词：块体金属玻璃块体金属玻璃的连接制备 Introduction of the Preparation amorphous alloy Abstract：In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass. Key words: bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation 1.引言 非晶态合金也称金属玻璃,与晶态合金相比，其三维空间的原子排列呈拓扑无序状，结构上没有晶界与堆垛层错等缺陷存在，但原子的排列也不像理想气体那样的完全无序。非晶合金是以金属键作为其结构特征，虽然不存在长程有序，但在几个晶格常数范围内保持短程有序[1]。与非晶聚合物及无机非晶材料一样,非晶合金在物理性能、化学性能及力学性能方面是各向同性的,并随着温度的变化呈现连续性[2]。通常其具有以下四个基本特征：（1）结构上呈拓扑密堆长程无序，但在长程无序的三维空间又无序的分布着短程有序的“晶态小集团”或“伪晶核”，其大小不超过几个晶格的范围；（2）不存在晶界、位错、层错等晶体缺陷；（3）具有非晶体的一般特性：物理、化学和机械性能各向同性；（4）热力学上处于亚稳态，当处于晶化温度以上时将发生晶态结构相变，但晶化温度以下能长期稳定存在[3]。 美国加州理工学院的Duwez教授是研究非晶合金最早的一个人，于1960年首次采用 快淬方法制得Au 70Si 30 非晶合金薄带[4][5]。1969年，Pond等[6]制备出具有一定宽度的连续 薄带状非晶合金，为大规模生产非晶合金提供了条件。至此为止，非晶合金材料由于受到冷却速度的限制，为保证热量快速散出，制得的非晶合金为薄带、薄片、细丝或粉末等。由于形状的限制，非晶合金材料的许多优良特性无法在实际应用中得到发挥，人们希望得到可与晶态合金相比拟的大尺寸非晶合金，因此，随后很多人投入到开发新的制备非晶合金的方法中去，发明了许多固相非晶化技术，如机械合金化、离子束注入、氢吸收等。1974年，贝尔实验室的H. S. Chen[7]发表文章指出原子尺寸和混合热对玻璃合
铁基非晶软磁合金及其晶化
第22卷第6期南 京 理 工 大 学 学 报Vol.22N o.6 1998年12月Journal of Nanj ing University of Science and Technology Dec.1998铁基非晶软磁合金及其晶化a 沈桂娣X 李建平 周传伟 杨 锋 (南京理工大学材料科学与工程系,南京210094) 摘要 用差热分析、X射线衍射、冲击法等方法研究了铁基非晶Fe72.5 Cu1Nb2V2Si13.5B9合金及其经不同温度退火处理后材料的结构和磁性。结果表明, 合金经350℃退火,结构短程有序范围扩大,材料磁化比非晶合金容易;经520～ 560℃退火,A-Fe(Si)晶粒析出,得到微晶结构并具有优良的软磁性能,例如相对初 始磁导率L i≥4.7×104,矫顽力H c≤1.4A/m;在620℃以上退火,第二相Fe x B y析 出,材料磁化困难,软磁性能恶化。 关键词 金属玻璃,晶化,微晶,磁性;软磁材料 分类号 TG139.8 铁基非晶软磁合金经过适当温度退火得到的微晶软磁合金是综合性能优良的软磁材料。因而近年来围绕其成份、热处理、结构及磁性已有不少研究工作[1～4]。本文对非晶Fe72.5 Cu1Nb2V2Si13.5B9合金及其晶化过程中结构和性能的变化进行了研究。 1 试验方法 研究用的非晶Fe72.5Cu1Nb2V2Si13.5B9条带宽9mm、厚0.023mm。用差热分析技术研究合金在加热过程中变化,以确定退火温度。把条带绕制成内径18m m,外径24m m的环形试样,在高纯氮气保护下退火,温度为350～750℃,保温0.5h后炉冷,控温精度为±5℃,用冲击法测量磁性,在磁场强度H为0.08A/m条件下测定初始磁导率。用电位差计法测电阻率。用X射线衍射CuK A射线测定材料结构。 2 试验结果与讨论 原始条带的X射线衍射图示于图1(a),结构为非晶态。差热分析曲线示于图2。以20℃/ min速率加热,在520～620℃、680～740℃出现2个放热峰,由此确定退火温度。 2.1 退火温度对材料结构的影响 经不同温度退火处理后合金的X射线衍射图示于图1(b)、(c)。由图可见,经过350℃处a 本文于1997年11月8日收到 X沈桂娣 女 58岁 副教授
热处理工艺的特点
热处理工艺的特点 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 热处理的发展史 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体（诸如氢气、煤气、一氧化碳等）进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
【CN109868392A】一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910193344.1 (22)申请日 2019.03.14 (71)申请人 昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 王修昌 谭军 武宽 李敏 张帆 邓攀 (51)Int.Cl. C22C 21/00(2006.01) C22C 1/04(2006.01) C22C 45/02(2006.01) B22F 9/04(2006.01) B22F 3/14(2006.01) (54)发明名称 一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料及 其制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种铁基非晶合金增强的铝基 复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术 领域。以铝合金为基体，以铁基非晶合金为增强 体，铁基非晶合金均匀的分散在铝合金中；铁基 非晶合金增强的铝基复合材料中铁基非晶合金 体积分数为5%～30%，铝合金的体积分数为70%～ 95%；铁基非晶合金为Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非 晶合金。本铝基复合材料以铝合金为基体，铁基 非晶合金为增强体，增强体分散均匀，与基体界 面结合强度高，界面状态好，复合材料的致密度 和硬度高。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109868392 A 2019.06.11 C N 109868392 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109868392 A 1.一种铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于：以铝合金为基体，以铁基非晶合金为增强体，铁基非晶合金均匀的分散在铝合金中；铁基非晶合金增强的铝基复合材料中铁基非晶合金体积分数为5%～30%，铝合金的体积分数为70%～95%；铁基非晶合金为Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金。 2.根据权利要求1所述的铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于：所述铝合金为以Mg2Si相为强化相的铝合金。 3.根据权利要求1所述的铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于：所述铝合金能采用纯铝替换。 4.一种根据权利要求1至3任意一项所述的铁基非晶合金增强的铝基复合材料，其特征在于包括以下步骤： 步骤1、将Fe粉、Cr粉、Mo粉、B粉和C粉按照原子比为52：26：18：2：2混合，在惰性气体和保护剂的保护下进行机械合金化，其中球料比为30:1～15:1，球磨时的转速≥300rpm，球磨100～200h，得到Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金； 步骤2、将步骤1得到的Fe52Cr26Mo18B2C2铁基非晶合金和铝合金进行球磨，其中球料比为30:1～15:1，球磨时的转速≥200rpm，球磨4～16h，得到混合物料； 步骤3、将步骤2得到的混合物料在压力为40～50Mpa条件下，升温到723K～823K下保温10～30min，得铁基非晶合金增强的铝基复合材料。 2
常用材料热处理工艺完整版
常用材料热处理工艺 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
常用材料热处理工艺二、ASTM A182 F22 1．退火（A）≥90±10℃炉冷； 2．回火（T）≥675℃ 3．HB≤170（一级）156~207（三级）三、ASTM A694 F60，F52 1．N+T或Q+T N（Q）：920±10℃保温，空冷（水淬） T：≥540±10℃?保温，空冷 2．HB实测 四、16MnJB4726-2000 或N+T N：930±10℃保温，空冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB：121~178 五、16MnDJB4727-2000 1．Q+T Q：930±10℃?保温，水冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB实测 六、A105ASTM A105-2002
1．正火（N）：900±10℃保温，空冷 2：HB：137~187 七、20# JB4726-2000 1．正火（N）：910±10℃保温，空冷 2．HB：106~159 八、LF2ASTM A350 LF2 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃?保温，水冷 T：540~665℃?保温，空冷 2．HB≤197 九、LF3ASTM A350-2002b 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃?保温，水冷 T：540~665℃?保温，空冷 2．HB≤197 十、15CrMo JB4726-2000 1．淬火+回火（Q+T） Q：900±10℃?保温，水冷 T：≥620℃?保温，空冷 2．HB：118~180 十一、1Cr5Mo JB4726-2000 1．淬火+回火：
铁基非晶合金
铁基非晶合金是由80%Fe,20%SiB 类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.56T ），铁基非晶合金的磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片，特别是铁损低（为硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70％。铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm 左右。 一、 应用领域： 主要用于替代硅钢片，作为各种形式、不同功率的工频配电 变压器、中频变压器铁芯，工作频率从50Hz 到10KHz ；作为大功率开关电源电抗器铁芯材料，使用频率可达50KHz 。 二、 性能特点： 非晶电抗器铁芯 在非晶合金中具有最高的饱和磁感应强度-缩小器件体积 低矫顽-提高器件效率 低铁损-减小器件温升 可变的磁导率-通过不同的铁芯热处理工艺来满足不同应用要求 良好的稳定性-可在 130℃ 长时间工作 非晶变压器铁芯 三、 典型物理性能： 四、 规格可根据客户需求定制。 饱和磁感应强度 Bs(T) 1.56 硬度 (kg/mm 2 ) 960 居里温度 T(℃) 415 密度 ( g/cm 3) 7.18 晶化温度 T(℃) 535 电阻率(μΩ.cm) 130 饱和磁致伸缩系数(×10 -6 ) 27 ---- ---- 带宽（mm ） 带厚（mm ） 尺寸 误差范围 尺寸 误差范围 0.8~100 ±0.04 0.02~0.04 ±0.002
五、 新旧材料的性能对比 : 各种软磁材料的磁性能比较 表中可以很明显的看出铁基非晶合金和铁基纳米晶合金与传统硅钢片和铁氧体相比较，有着很大的性能优势，铁基非晶合金通过后期不同的热处理方式可以获得用户所期望的性能要求。而且这种新材料与坡莫合金相比，拥有了很大的价格上的优势。 性能指标 铁基非晶合金 硅钢 铁基纳米晶合金 铁氧体 坡莫合金 饱和磁感应强度Bs(T) 1.56 2.03 1.25 0.5 0.75 矫顽力Hc(A/m) <3 <30 >0.40 6 <1 最大磁导率 45 ×104 4 ×104 25 ×104 0.2 ×104 60×104 损耗P(W/kg) 50Hz 1.3T ,Pu<0.2 50Hz 1.7T, Pu=1.2 20KHz 0.2T, Pu<10 20KHz 0.2T, Pu=7.5 ---- 磁致伸缩系数(×10 -6 ) 20～30 10 2 4 2 电阻率(μΩ.cm) 130 45 80 106 56 密度(g/cm3) 7.18 7.65 7.25 ----- ---- 晶化温度T(℃) 535 ----- 510 ----- ---- 居里温度T(℃) 415 746 560 <200 200
铁基非晶综述
铁基非晶合金的耐蚀性研究现状 黄勇 （南昌航空大学，江西南昌330063） 摘要：本文回顾了非晶腐蚀研究的历史，综述了研究铁基非晶腐蚀的常用实验方法，并对影响其腐蚀行为的因素以及腐蚀机理进行了概况性的总结。 关键词：铁基非晶；耐蚀性；腐蚀机理 非晶态合金，又称金属玻璃，是一种原子排列呈长程无序、短程有序排列的金属材料，其兼具一般金属和玻璃的特性，不存在晶界、位错等晶体材料常见的缺陷，这使得其具有极高的强度、弹性极限和耐磨性能。同时与相同元素构成的晶态材料相比，非晶态合金的耐腐蚀性能也优越很多［1］。历史上首次关于非晶制备的报道是在1934年，德国物理学家Kramer 利用热蒸发法制备出了非晶态合金［2］。随后，在1947年，Brenner等人用电解法和化学沉积法制备出Ni-P和Co-P非晶薄膜，同时使得非晶态材料首次在工业上得到了应用［3］［4］。1960年，美国加州理工学院的P.Duwez等首先采用熔体旋淬法制备了Au70-Si30非晶薄带，并且在此基础上，1967年，该课题组开发出了第一个铁基非晶，由此奠定了铁基非晶的开发应用的基础［5］。1974年，增本健、奈贺正明、桥本功二等人首先对非晶态合金的腐蚀性能进行了研究。最初研究了Fe-Cr-P-C和Fe-Cr-Ni-P-C非晶态合金的腐蚀行为，之后又深入地研究了铁—类金属、镍—类金属、钴—类金属、金属—金属系等非晶态合金的腐蚀行为以及它们的高抗蚀性的原因，并且研制出来具有极高抗蚀性的Fe—Cr25Mo10P13C7非晶态合金。目前非晶态合金的腐蚀性能方面的研究已日益深入和广泛［7］。自1995年，日本东北大学井上明久教授课题组开发出第一个块体铁基非晶Fe73Al5Ga2P11C5B4以来［6］，由于铁基非晶高强度、耐蚀性、优异的软磁性能、低廉的价格以及简单的制备工艺等特点，一直成为科学家们研究的热点。
简述常用热处理工艺的原理与特点
简述常用热处理工艺的原理与特点。 热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。 热处理工艺原理 1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 4、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 5、调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。 特点：金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，金球的热处理工艺与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 比较钢材与非金属材料热处理的异同点。 热处理有金属材料热处理和非金属材料热处理 相同点：热处理的原理基本一样，都是一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 不同点： 1.钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理，另一类是化学热处理。 非金属材料的表面热处理：喷漆、着(染)色、抛光、化学镀后再电镀(如ABS)等。 2.金属材料热处理包括：退火、正火、淬火和回火。 非金属材料热处理包括碳纤维预氧化、碳化、石墨化设备，石墨化烧结等；复合材料成形以及空间环境模拟，包括热压罐，热压机，KM系列模拟罐，用户分布于汽车、模具、工具、碳纤维加工和其他高端应用领域。
超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高
? ?基金项目：河南省杰出人才创新基金资助项目（项目编号：０６２１０００６００）。收稿日期：２００６－０３－２７收到初稿，２００６－０７－０３收到修订稿。作者简介：闫华（１９８２－），男，河南罗山人，硕士研究生，主要从事高强韧耐磨铸钢的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｈｕａ１９８２０９１５＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 闫 华１，谢敬佩１，王文焱１，李继文１，王爱琴１，张东海２，王 伟２ （１．河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳４７１００３；２．鞍钢集团鞍山矿山机械制造厂，辽宁鞍山１１４０４２） !!!!!" !" !!!!!" !" 摘要：优化了含Ｃｒ、Ｍｏ及ＲＥ－Ｓｉ－Ｆｅ变质处理超高锰钢的热处理工艺，研究了超高锰钢不同温度回火处理后的组织和力 学性能。结果表明，沉淀（弥散）强化使奥氏体晶内析出了弥散颗粒状Ｍ２３Ｃ６型碳化物，强化了奥氏体基体。优化出超高锰钢的最佳热处理工艺为，加热至１１００℃保温４ｈ，水淬，再经２５０℃保温４ｈ，空冷。该热处理工艺条件下奥氏体晶粒细小，晶内颗粒状碳化物均匀、弥散分布，力学性能得到显著提高，即σｂ＝９９４．５１ＭＰａ，σｓ＝４３０．９８ＭＰａ，αｋ＝２６０ Ｊ／ｃｍ２ ，ＨＢ２２７，δ＝５５．０３％。与常规水韧处理相比σｂ提高了１８．２％，σｓ提高了７％，αｋ提高了２２％，δ 提高了３０．３％，硬度提高了９．７％。 关键词：热处理工艺；力学性能；超高锰钢 中图分类号：ＴＧ１４２．７２；ＴＧ１４２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４９７７（２００６）１０－１０６７－０４ ＹＡＮＨｕａ１，ＸＩＥＪｉｎｇ－ｐｅｉ１，ＷＡＮＧＷｅｎ－ｙａｎ１，ＬＩＪｉ－ｗｅｎ１，ＷＡＮＧＡｉ－ｑｉｎ１，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇ－ｈａｉ２，ＷＡＮＧＷｅｉ２ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｇａｎｇＧｒｏｕｐＡｎｓｈａｎＭｉｎｉｎｇ－ｍａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｌａｎｔ，Ａｎｓｈａｎ１１４０４２，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌｗｉｔｈＲＥ－Ｓｉ－ＦｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓＣｒａｎｄＭｏｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｅｃｏｎｄ－ｐｈａｓｅ，ｃａｒｂｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓＭ２３Ｃ６ａｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｉｎａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｇｒａｉｎｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｔｅｎｓｉｆｙｔｈｅａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｍａｔｒｉｘｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｔｒｅａｔｅｄｂｙｗａｔｅｒｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇａｔ１１００℃ａｎｄｔｅｍｐｅｒｉｎｇａｔ２５０℃ｆｏｒ４ｈｏｕｒｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌｉｓｆｉｎｅｃａｒｂｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｅｖｅｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｎｇｉｎａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｍａｔｒｉｘ，ａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ：σｂ＝９９４．５１ＭＰａ，σｓ＝４３０．９８ＭＰａ，αｋ＝２６０Ｊ／ｃｍ２ ，ＨＢ２２７，δ＝５５．０３％．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅσｂ，σｓ，αｋ，δａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１８．２％，７％，２２％，３０．３％，ａｎｄ９．７％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌ应用技术 超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高 ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆＳｕｐｅｒ－ｈｉｇｈＭａｎｇａｎｅｓｅＳｔｅｅｌ 由英国的Ｒ．Ａ．Ｈａｄｆｉｅｌｄ于１８８２年发明的高锰钢是历史最悠久的耐磨材料。高锰钢作为耐磨材料，在抵抗强冲击、大压力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面，其优异的耐磨性是其他材料所无法比拟的。在较大的冲击载荷或接触应力作用下，其表层迅速产生加工硬化，并有高密度位错和形变孪晶相继生成，从而产生高耐磨的表面层，而此时内层奥氏体仍保持着良好的韧性。高锰钢的这种加工硬化特性使其长期以来广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械装备中［１－５］。 随着现代工业的发展，在冶金、矿山等行业不断出现大型设备，如采矿、破碎、挖掘设备等，其抗磨 配件重达几吨到几十吨，有效厚度均在１００ｍｍ以上，传统高锰钢（ＺＧＭｎ１３）的热处理工艺、力学性能和耐磨性已不能满足这些大型厚壁耐磨件的要求［４］。经本课题组长期以来对耐磨材料的研究并跟踪厂家使用情况，超高锰钢代替传统的高锰钢能满足抗磨件大型化的需要，在高应力、强冲击工况条件下具备优异抗磨性能、高韧性、高水韧化能力，使用过程中使厂家获得了良好的工程效果和经济效益。 １ 试验内容和方法 １．１ 超高锰钢的化学成分 向奥氏体锰钢中加入Ｃｒ、Ｍｏ等合金元素，改进热 Ｏｃｔ．２００６Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．１０ 铸造 ＦＯＵＮＤＲＹ １０６７