O papel de vários elementos no aço martensítico resistente ao desgaste de alta resistência

Cerca de 80% das falhas de peças mecânicas são causadas ou induzidas por várias formas de desgaste. A falha de abrasão não só causa um grande desperdício de recursos, mas também pode causar diretamente enormes perdas econômicas. As peças mecânicas não requerem apenas alta resistência ao desgaste, mas também devem ter alta tenacidade ao impacto, de modo a atender às necessidades da engenharia mecânica moderna. Portanto, é uma maneira importante de reduzir a falha de peças mecânicas para desenvolver uma nova geração de aço resistente ao desgaste com estrutura martensítica combinada com tecnologia de laminação moderna e preparar materiais de microliga de baixo carbono de alta resistência e alta tenacidade resistentes ao desgaste.

De acordo com os requisitos de desempenho do aço resistente ao desgaste, uma composição química razoável do aço resistente ao desgaste é projetada, e os elementos como C médio, Mn baixo, Si, Nb, Ni, Cr, Mo, V, B são usado para ligas, de modo que o aço tenha uma qualidade relativamente alta após a têmpera. Alta dureza e plasticidade e tenacidade suficientes garantem que o material tenha boa temperabilidade, temperabilidade e resistência ao desgaste. As funções específicas de cada elemento em aço resistente ao desgaste são as seguintes:

• carbono. O carbono é um elemento importante que afeta a resistência, dureza, tenacidade e temperabilidade do aço resistente ao desgaste, e também é o elemento mais importante que afeta a microestrutura do aço. À medida que o teor de carbono aumenta, a dureza do aço aumenta, a tenacidade ao impacto diminui significativamente e a resistência ao desgaste melhora gradualmente.
• manganês. O manganês e o ferro formam uma solução sólida para aumentar a dureza e a resistência da ferrita e austenita no aço e aumentar fortemente a temperabilidade do aço. Após a têmpera, é fácil obter uma estrutura de martensita. Devido ao efeito de fortalecimento do manganês, a matriz e os carbonetos são fortalecidos, aumentando assim a rigidez e a dureza.
• silício. O silício existe na austenita na forma de solução sólida, o que pode aumentar a resistência da solução sólida no aço, melhorando assim a resistência ao desgaste do aço, mas um teor de silício muito alto reduzirá significativamente a plasticidade, tenacidade e ductilidade de o aço.
• cromo. O cromo é benéfico para o fortalecimento da solução sólida do aço e é adequado para a formação de carbonetos, melhorando assim a resistência a altas temperaturas, a dureza e a resistência ao desgaste do aço. O cromo aumenta a temperabilidade do aço, especialmente quando combinado adequadamente com manganês e silício, ele pode melhorar muito a temperabilidade, mas ao mesmo tempo também aumenta a tendência do aço para temperar fragilidade.
• níquel. O níquel é o principal elemento da liga que forma e estabiliza a austenita. Adicionar uma certa quantidade de níquel pode melhorar a temperabilidade, de modo que a estrutura de aço retém uma pequena quantidade de austenita retida em temperatura ambiente para melhorar sua tenacidade.
• molibdênio. O molibdênio pode efetivamente refinar a estrutura em aço de baixa liga resistente ao desgaste, prevenir a ocorrência de fragilidade por têmpera, inibir fortemente a transformação de austenita em perlita durante o tratamento térmico, estabilizar a estrutura tratada termicamente e melhorar a tenacidade ao impacto.
• boro. Uma pequena quantidade de boro pode ser adsorvida no contorno do grão de austenita, reduzir a energia do contorno do grão e melhorar a temperabilidade do aço. O aço bainítico resfriado a ar pode ser obtido com a cooperação do manganês.
• Titânio, vanádio. Os elementos de microliga de titânio e vanádio melhoram a resistência por meio do refinamento do grão e do fortalecimento por precipitação, mas o mecanismo de ação e o grau de fortalecimento de cada elemento são diferentes. A adição do composto de elementos de microliga provou ter um impacto muito maior no desempenho do aço do que a adição de um único elemento, que é o resultado da interação entre os elementos.

Ao otimizar o projeto da composição química do aço resistente ao desgaste e considerar totalmente a interação entre os elementos de liga, dois materiais de aço resistente ao desgaste martensítico com dois níveis de resistência são obtidos. Os resultados da pesquisa preliminar mostram que essas duas microestruturas de ripas martensíticas refinadas podem ser obtidas no processo de laminação de dois estágios de laminação controlada e resfriamento controlado, o que simplifica o processo, e não há diferença óbvia entre as duas microestruturas.

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