提高高铬双相钢耐磨性能的方法有哪些

1. 通过合适的热处理工艺析出硬的耐磨相。双相不锈钢中合金元素含量高，沉淀反应复杂。从热力学角度来看，这将导致形成多相。如图所示，在600℃~1000℃的较高温度范围内会形成M7C3碳化物、Cr2N氮化物及相等；在300℃~600℃的温度范围内，会形成、α'(475℃脆性)等。通过改变热处理工艺，可以在双相钢中沉淀出硬质相来提高其耐磨性。沉淀硬化型材料GX3CrNiMoCu24-6便是典型的例子，其显微组织中奥氏体与金属间相各占约50%，是由低碳双相钢GX3CrNiMoCu24-6在600℃~950℃的温度范围内进行特殊的热处理形成的，其耐磨性能得到了显著改善，但耐腐蚀性能大大降低。在腐蚀的过程中，金属间相易为强阴极相，且与其周围基体有较大的电位差，会加速周围基体的溶解，导致硬质碳化物在外界的剪切力作用下产生松动并脱落，从而加速材料的磨损。

2. 在当前技术下，进一步提高双相钢耐磨性的方法是通过合金化技术形成硬质相，如碳化物、氮化物、氧化物和硼化物。其中，氮化物、氧化物和硼化物主要用于表面硬化，碳化物特别适合于基体硬化。因此，通常向双相钢中加入铬、钒、铌等碳化物形成元素。合金的化学成分与显微组织决定其性能，从服役环境考虑，要想材料具有优良的耐磨和耐蚀性能，主要从这两个方面着手�；遄橹ι杓瞥晌靥�-奥氏体双相，保证材料具有良好的耐蚀性。另外，要提高碳含量来形成充足的碳化物，从而降低材料的磨损。铬元素具有优良的耐蚀性，一方面能提高铁的电极电位，减轻电化学腐蚀作用；另一方面，能在钢的晶粒表面形成一层致密的钝化膜，将钢与腐蚀介质隔离开，使电化学反应不能进行，从而使钢具有很高的耐蚀性。铬也是强碳化物形成元素，故设计化学成分时，应适当提高铬含量，避免基体贫铬。综合上述因素，宏盛特钢通过铬、钼、铜多元合金化和提高碳含量的途径，研制出了一种新型耐磨蚀铸造高铬钢，化学成分设计如表所示，这种高铬钢经过850℃×4小时的空冷处理后，具有三相结构特征，即在α+γ的双相基体上分布着少量Cr23C6型碳化物。因此，在含磨粒的强酸介质中，具有比高合金化的ZS28合金更优良的耐磨蚀性能，但其耐蚀性却不及ZS28合金。

除上述的析出强化提高双相钢的耐磨性外，细晶强化与形变硬化也是可以采用的手段，但这两种方法的使用较少，且往往不会单独使用。浙江宏盛特钢有限公司在CD-4MCu双相不锈钢的基础上，加入微量元素钒、铌，并略微增加碳、氮元素含量。微量元素钒、铌的加入可以减小合金的晶粒尺寸，起到细晶强化的作用。而略微增加的碳、氮元素会形成弥散相，并在α/γ相界处析出，在磨损过程中有效地阻挡犁削。此外，1050℃×2小时的固溶处理和氮含量使基体中α相与γ相各约占50%，同时，铬、钼、铜、镍按铬、镍当量在α相与γ相中分配。既保证了耐蚀性能，又使低镍的亚稳γ相有较高的形变强化能力，在使用过程中产生强化，表层硬度提高，有效地抵抗外界的磨损。这种新型耐磨抗蚀材料在含腐蚀介质的料浆中表现出了较好的抗磨蚀性能。

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