3.1合金的热力学计算 16

3.2合金热力学参数计算 17

3.2.1 合金的CCT图和TTT图 17

3.2.2 合金的TTA图 19

3.2.3 合金Jominy淬透性计算 19

3.3本章小结 20

第4章合金在不同热处理下的组织和性能 21

4.1奥氏体化温度对钢组织和力学性能的影响 21

4.1.1 实验结果 21

4.1.2 数据分析 22

4.2金相分析 25

4.3本章小结 27

结 论 28

参考文献 29

致谢 31

第1章绪论

1.1 研究背景

随着新世纪产业化的发展和进步，生产效率低下成为工业发展的重要瓶颈之一。对于机械作业的诸多重要部件，往往是工作周期长，运转速度快，因此磨损也随之加快，大大降低了材料的使用寿命。

在水泥、矿山、建材等领域，耐磨材料主要承担着磨损物料的使命，随着产业链的升级换代，消耗破损量也在逐年攀升。相关部门统计，国内每年的磨球消耗量高达数百万吨以上，是名副其实的需求大国，其巨额消耗引人们的高度关注[1]。市场和工业生产共同决定着当前急需一种物美价廉、性价比超高的大口径耐磨钢球。

目前，磨球主要分为铸造球、轧制球和锻造球。其中高锰钢球、中铬及高铬铸铁球、高碳低合金钢球等是国内外使用最为普及的几种磨球。这几种常用磨球具有以下的特点：高锰钢球开始硬度较低，只有在承受很剧烈的冲击力时才会加工硬化，能发挥它真正耐磨的作用。对于低冲击或无冲击的使用工况，优点得不到有效发挥，结果使用寿命还没有达到理论极限，就提早报废了。对于高铬铸造铁球，它的表面与心部硬度都比较高并且硬度差值相对较小，破碎率较低，是一种制造耐磨球的理想材料。但由于其生产需要大量合金元素，增加了企业成本，因此并没有得到大规模地应用。对于中铬铸铁球，硬度高而且韧性强，性能优良，但由于铬元素的存在容易引起电化学腐蚀[2]，这对于湿式磨损而言会产生非常不利的恶果，大大缩短磨球的使用周期，因此，应用的范围并不算广。简单的总结就是，这些磨球没有很有效地处理好磨球淬透性与合金元素含量、磨球的韧性与硬度这两对主要矛盾[3]。一方面是硬度较高但韧性很差，使用要求难以达标。另一方面，是投入的合金元素量越高，提高淬透性的效果越显著，但生产成本却不可避免地大大提升了。

基于以上种种考虑，开发出一种硬度高，抗磨损性强，高性价比的磨球产品才能更好地满足市场需求。人们开始关注优势众多的低合金贝氏体铸钢磨球。贝氏体磨球的思路是采用较普通的Mn，Cr，Si，B等元素进行合金化处理，利用独特的空冷自硬工艺流程，使其实现优异的力学和使用性能。通过对比就可以发现，它的性能指标都是要明显地超越国内外同类磨球产品。本研究将会通过合金成分的细化、铸造工艺参数的改进和热处理过程的优化，应用当代先进的计算机分析技术，研究合金成分与工艺参数对物料性能究竟有何影响；同时利用计数机模拟技术，系统地模拟运算热处理工艺对材料微观组织和性能影响的方式，以便从微观角度去探索提高材料使用性能的方法和途径。并和实际生产运作过程相复合，建立成分、工艺、组织与性能之间的联系，用来指导生产实践。