·384◆ 北京科技大学学报 2004年第4期 表3EAMC与常规铸态中锰钢的性能 Table 3 Performance of EAMC and normal high-carbide mediate Mn steel 共晶体体积 韧性/ E10-mm'.m-) 试样 HB 分数% (J.cm) 30N 75N 100N 175N 250N Y1-2 188 79.5 0.17 0.18 4.09 19.85 35.41 M2-2 4 224 56.6 0.12 0.16 3.42 17.42 32.14 Y2-2 6 244 43.0 0.09 0.15 1.95 19.45 35.69 C2-2 10 274 29.7 0.08 0.11 1.65 6.10 36.50 W2-2 280 8.7 0.08 0.10 1.43 8.56 39.52 2.3EAMC的强韧与耐磨机制 在实验材料中，试样C2-2的硬度与耐磨性 能为最高，冲击韧性最低.故本文以C2-2为参考 材料，通过与其他EAMC试样以及W2-2对比， 探讨EAMC的强韧化与耐磨机制. 硬质相团球共晶体可以约束并区域性封锁 材料的塑性变形，使材料滑移带的扩展受阻，有 效滑移距离缩短.由复合材料的混合定律， HVe=HV(1-)+HVf 式中，HVc,HVM,HV分别为EAMC、奥氏体基体 与团球共晶体的硬度.因此，EAMC的宏观硬度 随着团球共晶体的数量提高而增加（表3）. 86310020KyX50:自：·866m 图3(a),b)分别为试样C2-2冲击断口中央的 宏观与微观形貌.可见，断口中央粗糙不平，“峰” 与“窝”交错（图3(a):徽观形貌特征为断裂晶界 包围有许多大小不等的（椭）圆形“凹坑”，表明在 冲击过程中，EAMC为延性+沿晶断裂，断裂源为 晶界以及团球共晶体与奥氏体基体的结合处.图 4为常规铸态高碳中锰钢W2-2冲击断口微观形 貌.可见，断口有许多成无规则取向的小平面组 成，撕裂痕呈河流花样，小平面上“人字纹”形态 明显.表明在冲击过程中，断裂源为晶界碳化物 以及晶内针状碳化物，W2-2为解理断裂， 晶界愈厚，愈粗糙：团球共晶体含量与尺寸 86318828KVk1:512:im 愈大，均对EAMC试样的冲击韧性不利，故C2-2 的冲击韧性低于其他试样（表3）.另外，由于C2-2 图3EAMC试样(C2-2)冲击断口的宏观(a)与微观形 中晶界光滑，并且晶内不存在针状碳化物，奥氏 貌b) 体基体可以充分发挥其使裂纹分支与钝化的能 Fig.3 Fracture surfaces of impact EAMC sample(C2-2) 力，降低塑性变形时裂纹尖端的应力集中，消耗 (SEM):(a)Macro-morphology;(b)Micro-morphology 更多的冲击能量，因此C2-2的冲击韧性仍远大 晶体，见图6所示.此时，外界应力小于奥氏体 于W2-2. 基体对团球共晶体约束，团球共晶体可以有效地 图5(a),b)分别为低载与高载下试样C2-2的 阻止磨粒的切向分力作用，阻碍裂纹在亚表层中 磨损亚表层徽观形貌.经能谱分析，图中团球质 扩展，裂纹被迫分支、钝化、绕道（图5(a)箭头所 点（箭头处）成分为（质量分数，%）：3.01C,9.34Mn, 示)，消耗摩擦系统能量，从而减小EAMC的磨损 1.83Si,0.54Al,0.05Ca,其余为Fe,表明质点为共 量.在高载工况下，外力的剪切分量大于奥氏体北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 一期 表 与 常规 铸 态 中锰钢 的性 能 顶 】 电卜 试样 共 晶体 体积 分数从 韧性 · 一 勺 一 ， 耐 · 一 ， 口一 一 ，‘山卫 人 的 强韧 与耐磨机 制 在 实验 材料 中 ， 试 样 的硬度 与耐 磨 性 能 为最高 ， 冲 击韧 性最低 故 本 文 以 一 为参 考 材料 ， 通过 与其他 试 样 以及 佗 对 比 ， 探 讨 的强韧 化 与 耐 磨机制 硬 质 相 团球共 晶 体 可 以约 束 并 区 域 性 封 锁 材料 的塑性变形 ， 使材料滑 移 带 的扩 展 受 阻 ， 有 效滑 移 距 离缩短 由复合 材料 的混 合 定律 ， 二 一了 式 中 ， 七 ， ， 分 别 为 、 奥 氏体 基 体 与 团球 共 晶体 的硬 度 因此 ， 的宏 观 硬 度 随着 团球 共 晶体 的数 量提 高而 增 加 表 图 ，伪 分 别 为试样 佗 冲击 断 口 中央 的 宏 观 与微观 形貌 可见 ， 断 口 中央粗 糙 不平 ， “ 峰 ” 与 “ 窝 ” 交错 图 微 观 形 貌 特 征 为 断裂 晶界 包 围有 许 多大 小 不 等 的 椭 圆形 “ 凹 坑 ” 表 明在 冲 击 过 程 中 ， 为 延 性 沿 晶 断裂 ， 断裂源 为 晶界 以及 团球 共 晶体 与奥 氏体基 体 的结 合 处 图 为常 规铸 态 高碳 中锰 钢 屯 冲 击 断 口 微 观 形 貌 可 见 ， 断 口 有 许 多成 无 规 则 取 向 的小平 面 组 成 ， 撕 裂 痕 呈 河 流 花 样 ， 小 平 面上 “ 人 字 纹 ” 形 态 明显 表 明在 冲 击 过 程 中 ， 断裂源 为 晶 界碳化物 以及 晶 内针 状碳化 物 ， 空 为解 理 断 裂 晶 界 愈 厚 ， 愈粗 糙 团球 共 晶体含 量 与尺 寸 愈 大 ， 均 对 试样 的冲 击 韧 性 不 利 ， 故 冬 的冲击韧性低 于 其 他 试样 表 另 外 ， 由于 佗 中 晶界 光 滑 ， 并且 晶 内不 存 在 针 状 碳 化 物 ， 奥 氏 体 基 体 可 以充 分 发 挥 其 使 裂 纹 分 支 与钝化 的 能 力 ， 降低 塑 性 变形 时 裂 纹 尖 端 的应 力集 中 ， 消耗 更 多的冲击 能 量 ， 因此 一 的冲击 韧 性 仍 远 大 于 一 图 ， 分 别 为 低 载与高 载 下试 样 一 的 磨损 亚 表 层 微 观 形 貌 经 能谱 分 析 ， 图 中 团球 质 点 箭 头 处 成 分 为 质量 分数 ， ， ， ， ， ， 其 余 为 ， 表 明质 点 为共 图 试 样 一 冲击 断 口 的宏 观 与徽观形 貌伪 啥 · 一 峋 】哪罗 伪 份 城分 晶体 ‘月， 见 图 所 示 此 时 ， 外 界应 力 小 于奥 氏体 基 体 对 团球 共 晶体 约 束 ， 团球 共 晶体 可 以有效地 阻 止磨 粒 的切 向分 力 作用 ， 阻碍裂 纹在 亚表层 中 扩 展 ， 裂 纹 被 迫 分 支 、 钝 化 、 绕 道 图 箭 头所 示 ， 消 耗 摩 擦 系统 能 量 ， 从 而减 小 的磨 损 量 在 高载 工 况 下 ， 外 力 的剪切 分 量 大 于 奥 氏体