本研究课题采用砂型铸造工艺、铁模覆砂型铸造工艺和金属型铸造工艺制备高锰钢,研究了三种铸造工艺对高锰钢金相组织、力学性能和抗磨性能的影响规律。研究结果表明,高锰钢在铸态时,砂型铸造工艺的非金属夹杂物数量最多,呈块状和线状分布;铁模覆砂型铸造工艺的非金属夹杂物数量较少,呈块状分布;金属型铸造工艺的非金属夹杂物数量最少,且呈点状弥散分布。在热处理后,砂型铸造工艺、铁模覆砂型铸造工艺和金属型铸造工艺的高锰钢的晶粒度评级分别为3.0级、3.5级、4.0级。随着冷却速度的加快,高锰钢的晶粒越来越细化,高锰钢的拉伸性能、冲击韧性、耐磨性得到比较大的提升。金属型铸造工艺的拉伸性能和冲击韧性最好,铁模覆砂型铸造工艺次之,砂型铸造工艺最差。在冲击功为2J的冲击磨料磨损试验中,金属型铸造工艺热处理态的高锰钢磨损失重最少,铁模覆砂型铸造工艺的次之,砂型铸造工艺的最多。金属型铸造工艺的比铁模覆砂型铸造工艺的高锰钢磨损失重量减少了约30.9%,铁模覆砂型铸造工艺的比砂型铸造工艺的磨损失重减少了约31.5%。磨损加工硬化程度差别较大,金属型铸造工艺的最高,铁模覆砂型铸造工艺次之,砂型铸造工艺最低。金属型铸造工艺的高锰钢经加工硬化后的硬度值比铁模覆砂型铸造工艺的提升了约31.9%;铁模覆砂型铸造工艺的高锰钢经加工硬化后的硬度值比砂型铸造的提升了约13.3%。在冲击功为4.5J的冲击磨料磨损试验中,金属型铸造工艺热处理态的高锰钢磨损失重最少,铁模覆砂型铸造工艺的次之,砂型铸造工艺的最多。金属型铸造工艺的磨损失重量比铁模覆砂型铸造工艺的减少了约32.5%,铁模覆砂型铸造工艺的比砂型铸造工艺的减少了约20.8%。磨损加工硬化程度差别依然较大,金属型铸造工艺的高锰钢最高,铁模覆砂型铸造工艺的次之,砂型铸造工艺的最低。金属型铸造工艺的高锰钢经加工硬化后的硬度值比铁模覆砂型铸造工艺的提升了约8.5%;铁模覆砂型铸造工艺的经加工硬化后的硬度值比砂型铸造提升了约13.6%。高锰钢在冲击功为4.5J时高锰钢耐磨性能和加工硬化性能均比冲击功为2J时更高。三种铸造工艺促使高锰钢的凝固速度不同和晶粒度不同是造成高锰钢显微组织、力学性能和耐磨性能差异的主要原因。金属型铸造工艺的激冷效果最强,金属型铸造工艺促使高锰钢的凝固速度最高,晶粒最细小,因而该工艺下高锰钢的力学性能和耐磨性能最高。
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