[01782758]亚稳奥氏体基耐磨铸造合金设计及其Fe-Cr-Mn-C-(B)系列合金开发和应用

该项目是交通部通达计划资助的科技攻关项目。其目标是应用材料科学基础理论和合金设计新理论研究亚稳奥氏体基耐磨铸造合金设计方法，开发Fe-Cr-Mn-C和Fe-Cr-Mn-C-B系列实用合金，可用于矿业、治金、交通、机械等行业剧烈磨损部件上，达到国际先进水平。应用d电子合金理论和相变热力学研究了奥氏体相的稳定性和摩擦诱发马氏体相变关系，提出了d电子平均能M<,d>和马氏体相变温度Ms(℃)两个判据：综合运用金属学理论给出了成分、结构计算中碳化物类型、体分比和奥氏体成分等关键计算问题，提出了合金设计工程化步骤，具有开发实用系列合金的功能。该系列合金的突出优点是韧性好，耐磨性高，铸态应用勿需热处理。在合金设计基础上开发的Fe-Cr-Mn-C系合金具有成本较低廉，应用较广泛，滑动磨损的耐磨性高于普通高铬铸铁，远高于Mn13，开发的Fe-Cr-Mn-C-B系合金因硼碳化物具有更高的硬度，且硼元素促进摩擦诱发马氏体相变，使之具有更高的耐磨性。该项目合金设计方法先进，提出的亚稳奥氏体基耐磨铸造合金设计工程步骤可作为铸造生产厂开发实用合金的指导文件，有着广泛的理论意义和实用价值；所研究开发的Fe-Cr-Mn-C-(B)系亚稳奥氏体基合金是新型钢铁材料，在摩擦诱发马氏体相变的研究上达到了新高度。该项目成果水平和开发的新材料达到了国际先进水平。至目前为止，该项研究已在国内外发表相关论文10余篇，得到了国内外学术界及企业界的广泛重视，多篇论文被国际上著名文摘收录。经全国各地多家企业对实际产品应用证明，其寿命是同成分系马氏体基高铬铸铁的1.5倍以上，是Mn13钢的5倍，有重大的推广应用价值和社会经济效益。应用范围：生产使用条件：市场及经济效益预测：磨损是钢铁材料机械部件的重要失效形式之一。由于磨损同腐蚀一样，所造成的损耗部分难以同收，又是钢铁资源和合金材料消耗的主要根源。因此，剧烈磨损件提高寿命降低磨损问题会越来越受到重视。用于剧烈磨损件的高铬铸铁和高锰钢各有优缺点。前者韧性低，后者耐磨性低。亚稳奥氏体基耐磨铸造合金具有韧性高和表面硬化程度高的特点，可用在矿山、冶金、机械、化工、建筑港口、交通等行业的许多机械部件上，以替代高铬铸铁和高锰钢。而且，该材料在铸态下应用，无须热处理，减少了能源消耗和热处理中的废品率。据查，全国每年高铬铸铁生产总量约200万吨，如有40万吨改为亚稳奥氏体基合金，可节约约10亿元。Mn13钢改为亚稳奥氏体基合金其节约成本也不低于10亿元。加上节约维修费用，提高生产效率，其经济效益更大。合作方式：已使用推广情况：1．铸造生产厂的生产特点是企业本身是自主进行新材料开发和合金设计的生产单位。因此，企业期望能有完整的系统软件，以便针对各种工况和使用性能要求开发新产品，使自身适应在激烈的市场竞争中生存与发展。因此，课题组在近期内准备开发亚稳奥氏体基耐磨铸造合金设计应用系统及相关的数据库，作为指导生产和人面积推广应用的有效工具。2．在鞍山和徐州以技术开发形式建立亚稳奥氏体基耐磨铸造合金新材料新产品生产基地，带动各地区的推广应用。3．在交通部运输领域进一步进行调研，全面地了解交通运输行业中港口、公路建筑、内河疏通等应用上的适用性，进一步推广应用。获奖情况2002年辽宁省科技进步三等奖。