分析稀土变质和低合金铸钢组织的性能和影响

摘 要：随着大型机械化作业不断深入应用，由于机械直接工作部件同工作环境的接触不同，在很大程度上很难控制机械部件的工作环境，而且无论是地质勘探还是工程建设，都存在着未知性，普遍使用的高锰钢很难全面充分的发挥自身的作用，因此笔者结合实际情况，通过对于低合金铸钢的研究，发现将稀土变质与其融合，可以产生更好的使用效果。本文，笔者结合自身的专业知识和工作经验，融入到实际的实验当中，通过数据说明低合金铸钢与稀土变质二者融合的优势，从而更进一步促进生产力的发展。

关键词：稀土变质；低合金铸钢；性能；影响

中图分类号：U465.11 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0171-02

引言

随着科学技术的不断应用，对于机械化作业越来越普遍。当下，无论是大型地质矿产资源的开采还是大型工程项目建设的实施都离不开机械化作业。而这些所谓的机械化要想更好的应用到现实社会當中，就需要提高自身的质量，从而保证机械在工程建设过程中可以充分发挥自身的作用。顺应生产力的发展就要求我们通过不断调整生产关系来实现。在机械化作业工作中，也面临着诸多问题，例如机械钢材耗损严重，例如在挖掘过程中，铲齿作为挖掘机工作的主要部件，它极易磨损，这样不仅给工作顺利开展带来麻烦，也会在一定程度上增加建设工程的成本。因此，研究低合金铸钢，不仅可以从根本上解决机械耗损严重的问题，也可以在很大程度上保证施工单位的综合效益。

笔者通过对于低合金铸钢技术的深入研究，通过实验发现，通过分析稀土的变质可以产生对于低合金铸钢的影响，从而在很大程度上提升机械钢材的坚韧度，提升作业效率，以及降低机械刚才更新的速度，从而在更加安全作业的基础上，降低企业的生产成本。

1 低合金铸钢

1.1 低合金铸钢的应用

在当下的机械化作业当中，大型机械的主要直接作业的零件多为高锰钢，由于高锰钢在综合应用方面具有优势，同时由于其耐磨性在大型机械当中得到广泛应用[1]。但是，随着对材料的深入研究，发现高锰钢只有在强烈冲击或具有稳定压力的情况下，自身的表面硬度才可以发挥到最大，但是由于作业环境并非和数字模型一样，而且随着各种因素的变化情况也会发生变化。这样就是的高锰钢在这方面上存在一定的制约。解决这个瓶颈的关键就在于深入对于低合金铸钢的研究。

近些年来，国内外越来越多的科学研究人员将研究方向投入到对于低合金铸钢的研究过程当中。而且，通过反复的控制实验法，来对于各种元素的变质、加热等方面的处理加入到低合金铸钢铸金当中，从而研制出了多种材料，根据成分添加的不同来根据特性以适应各种情况下的作业。通过对于材料实验研究的细化，来实现多种类的材料利用。在实验过程中，发现稀土对于实验具有一种更加特殊的作用，通过将稀土融合在材料当中，发现其性能对于材料组织拥有更多的细节值得研究[2]。因此，如果在稀土当中能研发出一种在条件多变的情况下，能够较灵活运用的材料，使得其对于冲击的负荷以及自身的弹性拥有一个提升，那必然将对于于机械材料的使用有一个很大程度的提升。在此，本文就稀土的变质处理与低合金铸钢结合进行实验研究。

1.2 低合金铸钢的研究

1.2.1 低合金铸钢的化学组成

要想深入了解低合金铸钢，必须要从低合金钢的化学组成入手分析。通过对表1分析，我们可以清晰的看出各种元素的比重。从基础认识开始，重点研究稀土对于其自身的影响。根据相应的成分，在相等低合金钢的情况下，依次逐步增长稀土的含量，通过研究数值的变化，来确定物质化学成分是否稳定[3]。依次根据数值的变化，来对应实践过程中，对于物质钢韧性和判断。这种判断，是对于低合金钢添加稀土最简便和最基础的方法，在多数化学实验过程中采用。

2 稀土和低合金铸钢实验

实验是说明事实的最好武器，在此，笔者将变质稀土通过反复实验分析，得出以下事实作为论据。

2.1 低合金铸钢热处理的产物

在低合金铸钢质量不变的情况下，加入不同含量的稀土同时在使用热处理的工艺加工之后会得到金相组织。通过和之前尚未添加稀土的低合金钢组织的研究对比我们可以发现，之前的低合金钢组织主要由马氏体和残余奥氏体二者组成。其中，贝氏体量极少，而且分子分布不平衡，结构组织分布也不均匀。但是，通过对于分析加入稀土的低合金铸钢，不难发现，组织中的马氏体变得更加细小，同时，产生的少量的下贝氏体，不仅组织均匀，而且散布结构更加爱合理[4]。因此，可以得出结论，经过稀土变质处理之后，奥氏体晶粒在很大程度上得到了虚化，而且结构更加稳定，不仅改善了晶界夹杂物的形态，使低合金耐磨钢最终热处理获得的上贝氏体+下贝氏体+马氏体组织得到了细化，而且有利于低合金钢力学性能的提高，这样通过对于加入稀土后对于低合金铸钢产物的研究可以进一步了解到材料的特性。

2.2 稀土对低合金耐磨钢力学性能的影响

热处理作为化学实验中最普遍的适应，在此也可以进行。实验可以通热处理来对试样进行相应的力学性能试验，试样的的益处在于不仅可以测试出冲击韧性，同时还可以对于洛氏硬度测试值进行探究。由试验结果可知，与未加稀土的合金相比，加稀土后合金的冲击韧性和硬度值都有大幅增加。这主要是由于稀土元素具有细化晶粒，在同低合金钢发生反应的同时，由于自身的特性改善了组织结构，同时也将夹杂物的形状进行改变，是指成为分布均匀而且形状细小更容易弥散分布，这样稀土的优势在其中便发挥到了最大[5]。同时，对于稀土摄入量大小的不同，造成低合金钢微观发硬，也是大不相同的。这样，由于稀土加入量不同造成合金微观组织的不同，最终导致力学性能的不同。通过采取固定取值法，我们可以发现当稀土硅铁合金加入量为0.15%时，低合金铸钢的组织主要由细小的板条马氏体和上贝氏体组成。稀土硅铁合金加入量为0.35%时，其组织主要由粗大的板条马氏体和上贝氏体组成，。此时低合金铸钢试样的冲击韧性和硬度虽较未加稀土硅铁合金的低合金铸钢试样的高，但板条状马氏体组织不均匀，且有一定的方向性，因此其性能并未达到最佳。而当稀土硅铁合金加入量为0.25%时，低合金铸钢的组织转变上贝氏体、下贝氏体和马氏体的复合组织，且马氏体、贝氏体组织均匀细小，同时有一定量且较为均匀分布的下贝氏体组织。因此，我们可以很容易的发现，不同含量的稀土的假如，必然会对低合金钢产生不同的改变。由于适量稀土的加入有效地减缓了奥氏体的分解[6]，同时，也在很大程度上改善了钢的淬透性和淬硬性，因而合金的冲击韧性和硬度均有很大的提高。而且发现，它与同期的相比，材质结构上的优化使其坚韧性和抗压力以及硬度都有很大的提高。结果表明：韧性提高幅度近52%，硬度提高幅度约54%，从而极大化，减小了镁合金的二次枝晶间距。

3 实验结论

通过对于低合金铸钢和稀土的热处理，同时使用定量分析发，在低合金钢取值固定的情况下，通过对于稀土质量变化的研究，发现不同条件下的低合金钢内部不断发生变化。

稀土加入低合金耐磨铸钢中能明显细化钢的奥氏体晶粒度，增加和控制板条马氏体的数量并使板条马氏体尺寸变细；同时稀土元素提高了低合金耐磨铸钢的奥氏体稳定性，减缓了奥氏体向贝氏体的分解，有利于提高低合金耐磨铸钢的淬透性[7]。

稀土元素加入低合金耐磨铸钢中，在控制冷却的条件下（正火），能稳定地得到上贝氏体+下贝氏体+马氏体的复合组织。

适量稀土元素的加入，能有效提高低合金耐磨铸钢的抗冲击韧性和硬度。在本试验研究条件下，当1#稀土硅铁合金加入量为0.25%时，获得的铸钢的组织和综合性能达到最佳。

4 结语

当下各种大型的开采、勘探项目以及工程桥路施工建设，都离不开各种类型的大型机械作业。它们的出现，无论是对于露天煤矿的开采还是大型工程项目而言，通过充分利用科学技术这一第一生产力，在大大节省了成本的同时，同时也给企业带来的巨大的效益。当然，科学的探究是无止境的，笔者只能在此证明低合金铸钢在机械零部件发展上具有暂时的优势，随着科学技术的不断发展，以及科研技术的不断深入，必然会有更多更适合、高效的材料出现，促进科学技术的更好发展。

参考文献

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[2] 陈国胜，黎达，罗江江.Al、Ti、Nb对铁基高温合金组织与性能的影响[J].理化检验.物理分册，2011（02）.

[3] 沈保罗，李莉，岳昌林，等.Ti代Mo生产491Q灰铸铁凸轮轴的试验研究[J].现代铸铁，2008（04）.

[4] 杨滨，罗继文，陈国香，等.牙轮钻机履带板材料─—ZG31CrMnSiMoRE铸钢的研究[J].南昌大学学报（工程技术版），2013（04）.

[5] 姚上卫，赵路遇，徐科，等.7Cr14耐热耐磨铸钢淬回火组织与性能[J].安徽工业大學学报（自然科学版），20012（02）.

[6] 牛继承.马朝晖，屈朝霞，等.100mm厚高层建筑用Q345GJD特厚板的焊接性能研究[J].钢结构，2009（01）.

[7] 佟立丰，张帆，于海生，等.Al，Ca元素对镁合金显微组织及蠕变性能的影响[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2012（01）.

作者简介：覃海英（1972-），女，壮族，南宁人，研究生班学历，工程硕士，讲师，工作单位：广西大学机械工程学院。研究方向：金属材料及加工工艺。