高强低合金耐磨钢具有生产工艺简单及性能优异的特点,广泛应用于工程机械,逐渐取代传统耐磨材料而成为主要应用的钢种。目前,国内仍主要采用传统再加热淬火工艺,生产流程长且成本高,仅能稳定生产NM400以下级别耐磨钢,存在合金含量高及韧性差的问题,优质NM400及以上级别耐磨钢仍需进口。本文研究了实验钢的连续冷却相变行为,采用再结晶区控轧+直接淬火+回火工艺以及再结晶区控轧+再加热淬火+回火工艺试制出有优良性能的钢板,分析了不同工艺对组织和力学性能的影响,进行了磨损实验并分析了磨损机理。主要研究结果如下：
(1)实验钢有良好的淬透性和淬硬性,冷速为0.5℃/s时显微组织为多边形铁素体、贝氏体和少量珠光体；冷速增至5℃/s时即出现马氏体转变,形成贝氏体+马氏体混合组织；冷速为20℃/s时形成全马氏体组织,硬度超过388HB。
(2)淬火及低温(200～300℃)回火后,实验钢主要组织为回火马氏体,板条宽度在0.2μm左右,细小弥散的碳化物和含Nb析出物分布于板条内。实验钢抗拉强度为1277-1465MPa,延伸率为11.0-13.5%,-20℃的冲击功为25～69J,宏观硬度为421～467HB,各项力学性能均达到国标要求。
(3)直接淬火工艺得到的实验钢有优良的力学性能,分析表明,这主要是由以下原因造成的：a)直接淬火工艺减少马氏体块(packet)尺寸,增加大角度晶界比例；b)实验钢沿原奥氏体晶界形成下贝氏体,这种马氏体-贝氏体复相组织提高了强度及韧性；c)直接淬火保留变形奥氏体的大量缺陷,在回火中为碳化物提供析出位置,使碳化物分布弥散而提高了性能。
(4)实验钢有良好耐磨性,以Q345钢为标准,其相对耐磨性均高于2.5,经950℃直接淬火及300℃回火实验钢的相对耐磨性为3.33,耐磨性能最好。分析表明,实验钢的磨损主要由多次塑变磨损机制造成,微切削机制仅占很小比例
