钢A与钢B的组织主要是回火马氏体,而钢A的马氏体针很细小,并可以看到细小碳化物析出,另外还有少量的残余奥氏体。钢B马氏体较粗大,少量碳化物和残余奥氏体分布其间。马氏体作为这两种钢的基体组织,它的强韧性对保持高的耐磨性尤为重要,特别是当外界载荷较大时,碳化物和基体之间容易产生应力集中,导致碳化物剥落,从而加剧了磨损<3>.因此粗大的马氏体组织韧性不足,不能很好发挥耐磨作用。
马氏体形态a为钢A组织中的马氏体形态,板条束很细小,宽度约为0.1m左右,并相互穿插,在板条间缠结了大量的位错,其密度很大。钢B组织中的马氏体主要为孪晶马氏体。马氏体的韧性主要由亚结构所决定,一般位错型马氏体的塑性和韧性要比孪晶马氏体好<4>.孪晶马氏体的塑性和韧性之所以较差,可能主要是由于孪晶亚结构的存在使滑移系减少,位错要通过孪晶必须走Z字形,这就增加了形变阻力,引起了应力集中,孪晶马氏体在淬火时还易产生显微裂纹,如b.显微裂纹一旦形成,在外界应力作用下可能发展成宏观裂纹,对耐磨性产生负面影响。
碳化物形态和分布钢A的碳化物析出很分散,界面上的析出不多且不连续,主要是晶内析出,取向也不定,如a.钢B碳化物析出尺寸较大,并且主要为长条状,以与马氏体板条垂直和平行的两种取向为主,如b,其晶界析出较明显,如果碳化物沿晶界析出较多,在受外部的冲击力作用下容易产生疲劳脆性断裂,脆性断裂现象在晶内及细小的析出条件下不易产生。并且碳化物形态对材料的耐磨性影响较大,球化碳化物相比脆性相碳化物对材料的耐磨性贡献大。
如果碳化物颗粒细小,呈团球状或者短杆状,并弥散分布于马氏体基体中,将有助于强化钢的基体,长条状或针状的碳化物脆性较大。要提高钢的耐磨性,可以使钢中脆性相碳化物孤立化和球化方向发展<5>.对两种材料微观组织中某区域的碳化物进行能谱分析,结果。
钢A含Mo、V形成的碳化物,而钢B中Mo元素可能含量太少,或是能谱分析中所取区域没有Mo的碳化物析出,未能检测出Mo的存在。Mo为强碳化物形成元素,弥散析出的碳化钼可以起到沉淀强化作用。V作为碳化物结晶核心的元素,在凝固时优先于其晶体生成高熔点的碳化物、硫化物、氮化物,可作为共晶碳化物结晶核心,细化共晶碳化物<2>,且V为强碳化物形成元素,在钢中形成硬而细小分散、难熔的VC化合物,细化组织,改善韧性,提高钢的耐磨性。这也是钢A耐磨性较好的原因之一。
结论(1)在同样的实验室磨损条件下,钢A失重要比钢B少。在工业生产试验中,钢A衬板明显比钢B衬板寿命要长,钢A的耐磨性比钢B好,前者更适宜应用于工业大生产。(2)钢A马氏体较细,互相穿插,位错密度大,对耐磨性有积极作用;钢B以粗大的马氏体为主,易发生剥落,脆性较大,韧性低。钢A中形成了Mo、V的碳化物,增加了钢的强度和韧性,有助于提高耐磨性,并且钢A中碳化物主要以点球状弥散分布在晶内,强化了基体,增强了耐磨性;而钢B的碳化物主要以长条状为主,沿晶界析出较多,引起了材料的脆性较大。(3)根据磨料硬度与材料硬度的比值理论,磨球的硬度为45HRC,钢A衬板硬度值57.6HRC,处于低磨损率范围,钢B衬板硬度值41.6HRC,磨损率较大。