水韧处理对TiC基高锰钢结合金组织与性能的影响

肖平安++李晨坤++轩翠华++张霞++宋建勇

摘要：研究了水韧处理对TiC基高锰钢结合金力学性能的影响，并通过分析合金在处理前后显微组织结构和微区成分的变化，阐述了其中的内在关系.经过1 050 ℃×6 h水韧处理后，真空烧结试样的抗弯强度和冲击韧性分别提高了154.6%和125.3%；低压烧结试样则分别提高了61.81%和45.38%；真空烧结+低压烧结试样也分别提高了65.59%和32.90%.研究结果表明，水韧处理能够显著提高烧结态TiC基高锰钢结合金的抗弯强度和冲击韧性.

关键词：钢结硬质合金；水韧处理；力学性能；显微组织

中图分类号：TG148 文献标识码：AEffect of Water Toughening Treatment on Microstructure

and Properties of High Manganese Steel Bonded TiC

XIAO Pingan， LI Chenkun， XUAN Cuihua， ZHANG Xia， SONG Jianyong

（College of Materials Science and Engineering， Hunan Univ， Changsha，Hunan4110082，China）Abstract：The effect of water toughening treatment on mechanical properties of high manganese steel bonded TiC hard alloy was systemically investigated， and the microstructure and element distribution of the alloy before and after the treatment were also evaluated by SEM and EDS in order to understand the internal relationship of its properties. The bending strength and impact toughness of high manganese steel bonded TiC hard alloy by normal vacuum sintering were raised by 154.6% and 125.3%. They were 61.81%， 45.38% and 65.59%， 32.90% for low pressure sintering and vacuum sintering plus low pressure sintering specimen， respectively. The results revealed that water toughening treatment could effectively improve the alloy's bending strength and impact toughness.

Key words：steel bond hard alloy； water toughening treatment； mechanical property； microstructure

TiC基高锰钢结合金是以TiC为硬质相，高锰钢为粘结相的一种优质抗冲击耐磨材料，已在水泥、采矿、冶金、建筑、机械制造和锅炉制造等行业有越来越广泛的应用＼[1＼].据估算，我国在水泥行业破碎用镶铸锤头所需要的TiC基高锰钢结合金镶块的产量已近1 000 t.因此，积极开展相应的基础研究，进一步提高合金的强韧度具有重要意义.

TiC基高锰钢结合金中基体高锰钢的性能很大程度上决定了合金的韧性和耐冲击性能，而提高普通铸造高锰钢性能的标准工艺方法是进行水韧处理＼[2＼].即首先将高锰钢加热至奥氏体区温度并保温一段时间，使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中，然后淬入水中快速冷却，从而得到单一的过冷奥氏体组织＼[3-4＼].这种高锰奥氏体在强冲击磨料磨损的条件下能够有效地自主强硬化，表现出很好的耐磨性能＼[5-9＼].然而对TiC基高锰钢结合金进行水韧处理的研究工作尚未见报道，因此，作者决定对TiC基高锰钢结合金开展水韧处理基础研究，探索水韧处理对此类硬质合金组织和性能的影响.

湖南大学学报（自然科学版）2015年第12期肖平安等：水韧处理对TiC基高锰钢结合金组织与性能的影响1实验方案和方法

实验用高锰钢结合TiC基合金耐磨块由国内某厂生产，牌号为TM52，主要基本成分见表1.耐磨块的尺寸为：55 mm×47 mm×60 mm，在高度方向上带有3°的锥度.耐磨块分别采用4种工艺方法生产：1） 常规压制+真空烧结（标记为A类）；2） 常规压制+低压烧结＼[10＼]（标记为B类）；3） 常规压制+真空烧结+低压烧结（标记为C类）；4） 常规压制+真空烧结+热等静压＼[11＼]（标记为D类）.

TiC基高锰钢结合金耐磨块的加热在SXX413型电阻炉中进行，水韧处理温度选为1 050 ℃；耐磨块在1 050 ℃保温6 h后进行水淬处理，冷水温度在30 ℃以下.具体的水韧处理工艺如图1所示.

表1TiC基高锰钢结合金的主要成分

Tab.1The main composition of high manganese steel bonded titanium carbide %

合金牌号wTiCwCwMnwNiwMowFeTM5240.0～60.00.8～1.28.0～10.00.6～2.00.6～2.0Remain

t/min

图1TiC基高锰钢结合金的水韧处理工艺曲线