自1883年英國人哈德菲爾德（Hadfield）首先取得了高錳鋼的專利，至今已有100多年的歷史。高錳鋼是一種碳含量和錳含量較高的奧氏體組織耐磨鋼，一直沿用至今并且目前它仍然是耐磨鋼中用量最大的一種（尤其是在礦山等部門）。本次以低碳中錳鋼為研究對象，利用銷盤磨損和沖擊磨損兩種手段，研究其耐磨性能和磨損機(jī)制，為低碳中錳鋼在耐磨行業(yè)的應(yīng)用提供試驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。
新型中錳鋼用25kg真空感應(yīng)爐冶煉，將鑄錠改鍛成直徑為Φ16mm的棒材后退火，從棒材取料加工成拉伸、沖擊及磨損試樣毛坯，然后進(jìn)行傳統(tǒng)Q&T（淬火＋低溫回火）工藝熱處理：800℃×0.5h油淬＋200℃×2h回火，熱處理后將試樣毛坯精加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣。試驗(yàn)對比材料分別選用鋼鐵研究總院研制的21C鋼（工藝為：900℃×0.5h油淬＋200℃×2h回火）和瑞典鋼鐵公司的Hardox450耐磨鋼（原廠工藝），4種試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分列于表1。
分別按GB/T288-2002和GB/T229-1994加工成拉伸試樣（Φ5mm×M12×65mm）和沖擊試樣（10mm×10mm×55mm），在MTS880型萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)上測定材料室溫拉伸性能，取2個試樣的平均值。在JBN-300B型沖擊試驗(yàn)機(jī)上測定材料在-40℃、V型缺口試樣的沖擊功，取3個試樣的平均值。用VH-5維氏硬度計(jì)測定材料維氏硬度HV5。用2%的硝酸酒精溶液顯示組織，用日立S-4300型場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行微觀組織觀察，采用PHILIPS APD-10型X-射線衍射儀進(jìn)行殘余奧氏體含量的測量。按JB/T7506-94標(biāo)準(zhǔn)在ML-10型銷盤式磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行滑動磨料磨損試驗(yàn)，磨損試樣是尺寸為Φ4mm×25mm的圓柱體。沖擊磨料磨損試驗(yàn)在MLD-10型動載磨料磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。上試樣為試驗(yàn)試樣，尺寸為10mm×10mm×30mm，下試樣為對磨試樣，材料為51C鋼，硬度57HRC，形狀為一個外徑50mm、內(nèi)徑30mm的圓環(huán)。
結(jié)果表明：新型中錳鋼耐磨性能與Hardox450鋼及21C鋼相當(dāng)。在銷盤式磨料磨損試驗(yàn)中，馬氏體高強(qiáng)鋼的耐磨性能與材料的硬度呈線性關(guān)系，硬度越高，材料耐磨性越好。由于錳的添加，新型中錳鋼的優(yōu)點(diǎn)不僅在于具有錳的固溶強(qiáng)化特性提高耐磨性能，還在于該鋼的淬透性幾乎與該鋼的冷卻速度無關(guān)，因而該鋼具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛力。
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