项目名称: 铸造高硼高速钢硼碳化物调控及其耐磨性研究

项目编号: No.51475005

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 符寒光

作者单位: 北京工业大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 轧辊是轧钢生产中重要消耗备件,目前应用的高速钢轧辊含有较多昂贵的钒、钨、钴等元素,增加了生产成本。本项目以廉价硼为主要元素,采用Thermo-Calc热力学计算软件,对含1.0~3.0wt%B、0.2~0.8wt%C、4.0~8.0wt%Cr、2.0~4.0wt%Mo、0.5~1.5wt%Al、0.5~1.5wt%Si和0.5~1.5wt%V高硼高速钢相图进行计算,研究其凝固过程,探讨硼碳化物形核和生长机制;研究铈、镁、钾、氮、钛等变质处理和凝固冷却速度交互作用对硼碳化物形核和生长的影响,实现高硼高速钢硼碳化物尺度、形态及分布调控;研究铬、钼、铈等微量原子掺杂对硼碳化物韧化影响并揭示韧化机理。在此基础上提出硼碳化物尺度、形态和分布调控及韧化对改善高硼高速钢力学性能和耐磨性的作用机制,揭示高硼高速钢磨损机理。本项目最终目标是为开发具有更好强韧性和抗磨性的廉价高硼高速钢轧辊材料提供理论依据。

中文关键词: 铸造工艺;材料加工;金属凝固;力学性能;凝固行为

英文摘要: In rolling steel production, roll is the important consumption spare parts. At present, the high-speed steel roll is widely used. However, high-speed steel roll contains many expensive V, W, Co etc. alloy elements, which leads to the increase of production cost. This project takes cheap boron as the main elements, and calculates the phase diagram of high boron high-speed steel containing 0.2~0.8wt%C, 4.0~8.0wt%Cr, 1.0~3.0wt%B, 2.0~4.0wt%Mo, 0.5~1.5wt%Al, 0.5~1.5wt%Si and 0.5~1.5wt%V by using Thermo-Calc thermodynamic calculation software. By studying the solidification process of high boron high-speed steel and nucleation and growth behavior of borocarbide, the nucleation and growth mechanism of borocarbide are investigated. Moreover, the effect of interaction between Ce, Mg, K, N and Ti etc. modification and solidification cooling rate of high boron high-speed steel on the nucleation and growth of borocarbide is studied, and the contron of size, morphology and distribution of borocarbide in cast high boron high-speed steel boron is achieved. We also investigte the effect of Cr, Mo, Ce etc. trace atoms doping on the toughening of borocarbide, and reveal the mechanism of toughening. At last, the mechanism that the regulation of size, morphology, distribution of borocarbide and its toughening improve mechanical properties and wear resistance of high boron high-speed steel is put forward, and the wear mechanism of high boron high-speed steel is opened out. The ultimate goal of this project is to provide a theoretical basis for the development of cheap high boron high-speed steel roll material having better strength and toughness and wear resistance.

英文关键词: Cast process;Material processing;Metal solidification;Mechanical property;Solidification behavior

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