Sc与Ti、B、Sr复合作用,能增强复合耐磨钢管合金的时效强化效果；添加1 wt %Al-5Ti-1B、0.02%Sr和0.2%Sc的复合耐磨钢管合金具有高的峰值时效硬度。该成分下复合耐磨钢管合金最佳的固溶-单级时效工艺为548℃固溶12h,175℃时效6h；最佳的双级时效的工艺为120℃预时效4h,后在175℃时效5h。双级时效与单级时效工艺相比, 复合耐磨钢管合金抗拉强度提高3.33%,延伸率提高15%左右。经添加1 wt%Al-5Ti-1B、0.2%Sc细化晶粒和0.02%Sr变质的复合耐磨钢管合金,在双级时效处理后,合金复合耐磨钢管的抗拉强度可达到360MPa,延伸率达到6%。
复合耐磨钢管具有优良的铸造性能,较高的比强度及韧性以及良好的抗疲劳性能和耐蚀性能,被广泛用于航空、航天和军事等工业。我国多数企业生产的复合耐磨钢管铸件的力学性能较国外有很大的差异,不能满足一些航空、航天产品的需求。本文利用金相显微镜、XRD、SEM及电子拉伸机等分析测试仪器,通过添加微量元素Sc、Al-Ti-B中间合金细化剂以及Sr变质剂,研究细化与变质对合金组织和性能的影响。在此基础上,优化热处理工艺,以提高复合耐磨钢管合金力学性能的目的。
研究结果表明,0.2%Sc加入复合耐磨钢管合金中,能强烈细化α(Al)；也能一定程度改善共晶硅相的形态,但对共晶硅相的变质效果远小于Sr。Sc、Sr联合加入,对复合耐磨钢管合金的铸态组织细化变质效果显著,使复合耐磨钢管合金的力学性能大幅提高。复合耐磨钢管合金中Al-Ti-B细化剂的添加量显著影响其细化效果,单独添加1wt%的Al-5Ti-1B或Al-3Ti-3B对复合耐磨钢管合金组织具良好的细化效果,但等添加量的Al-3Ti-3B细化效果优于Al-5Ti-1B。上述两种不同钛硼比的Al-Ti-B细化剂分别与等量Sr变质剂共同作用时,均能明显提高复合耐磨钢管合金的力学性能,其中Al-5Ti-1B与Sr共同作用提高合金力学性能的幅度大于Al-3Ti-3B与Sr。
