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| 編輯推薦： |
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高锰钢被广泛用作冲击磨料磨条件下的耐磨件，在耐磨金属材料中仍占有重要的位置。本书通过对耐磨锰钢化学成分、生产工艺、使用条件等因素与耐磨性关系的系统研究，以实现材料成分、生产工艺和使用工况的综合优化。另外，还将进一步系统研究优化后的材料的组织结构、力学性能、动态变形行为和动态磨料磨损行为，并探讨其加工硬化和耐磨机理，以为该类合金的研制、生产和使用提供实验和理论依据。
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| 內容簡介： |
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本书在分析现有国内外关于奥氏体锰钢研究成果的基础上，总结了作者在本研究领域多年的研究成果。全书共8章，内容涵盖高锰钢简介、高锰钢的研究概述、变质锰钢的组织与性能研究、变质锰钢的动态变形行为研究、变质锰钢的磨料磨损行为研究、变质锰钢磨损过程的动态研究，以及变质锰钢宏观特性的微观机制研究，最后对变质耐磨锰钢的研究进行了汇总与展望。本书可供从事金属材料研究、生产和使用的单位和人员参考，也可供从事金属材料选用、机械加工等相关研究及技术人员参考。
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| 目錄：
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第1章高锰钢简介1
1.1化学成分与力学性能1
1.2熔炼工艺2
1.2.1电弧炉熔炼工艺2
1.2.2碱性感应电炉炼钢工艺5
1.3铸造工艺7
1.4热处理工艺8
1.5铸件的切割9
1.6铸件的焊补10
1.7铸件的切削加工与压力整形11
第2章高锰钢的研究概述12
2.1化学成分的研究13
2.1.1改变碳、锰含量13
2.1.2再合金化14
2.1.3变质处理17
2.2生产工艺的研究19
2.2.1冶炼工艺19
2.2.2铸造工艺20
2.2.3热处理工艺21
2.2.4表面预先硬化处理24
2.2.5高锰钢的粉末成型25
2.3磨损条件的研究25
2.4变形行为的研究26
2.4.1加工硬化能力26
2.4.2加工硬化机制26
2.4.3拉伸曲线的锯齿现象30
2.5形变诱发马氏体相变的研究31
2.5.1形变诱发马氏体现象31
2.5.2形变诱发马氏体相变热力学31
2.5.3形变诱发马氏体相变动力学32
2.5.4形变诱发马氏体的形核33
2.6磨损机理的研究34
2.7本章小结36
第3章变质锰钢的组织与性能研究38
3.1实验材料与方法38
3.1.1实验材料38
3.1.2试样制备39
3.1.3力学性能实验40
3.1.4热分析实验40
3.1.5金相分析41
3.1.6电镜分析41
3.2变质锰钢的铸态组织41
3.2.1铸态组织细化41
3.2.2碳化物粒化41
3.2.3夹杂物球化47
3.2.4奥氏体晶粒细化49
3.2.5晶内成分均匀化51
3.3变质锰钢的热处理组织52
3.4变质锰钢的力学性能55
3.4.1变质对锰钢力学性能的影响55
3.4.2热处理对变质锰钢力学性能的影响57
3.5本章小结58
第4章变质锰钢的动态变形行为研究60
4.1实验材料与方法60
4.1.1实验材料与试样制备60
4.1.2动态压缩和拉伸变形实验60
4.1.3声发射实验60
4.1.4磁称实验61
4.1.5薄膜原位动态拉伸实验62
4.1.6金相与物相分析62
4.2动态压缩变形63
4.2.1锰含量对压缩变形的影响63
4.2.2碳含量对压缩变形的影响65
4.2.3压缩变形时加工硬化参数H的计算68
4.3动态拉伸变形69
4.3.1拉伸变形的应力-应变曲线69
4.3.2拉伸变形过程中的组织与硬度变化70
4.3.3拉伸变形时加工硬化指数的计算73
4.4形变诱发马氏体相变驱动力的计算74
4.5薄膜原位动态拉伸过程的TEM观察75
4.5.1形变诱发马氏体的形核与长大75
4.5.2位错组态的动态变化76
4.5.3碳化物质点与位错的交互作用78
4.5.4裂纹扩展及其周围的微观结构变化79
4.6本章小结80
第5章变质锰钢的磨料磨损行为研究81
5.1实验材料与方法81
5.1.1实验材料与试样制备81
5.1.2耐磨性实验81
5.1.3硬度实验与组织结构分析82
5.2锰及碳含量对变质锰钢耐磨性的影响83
5.3变质对锰钢耐磨性的影响85
5.4熔炼方法对锰钢耐磨性的影响86
5.5热处理对变质锰钢耐磨性的影响87
5.6磨损冲击功对变质锰钢耐磨性的影响89
5.7变质锰钢的工业应用效果91
5.8本章小结92
第6章变质锰钢磨损过程的动态研究94
6.1实验材料与方法94
6.1.1实验材料与试样制备94
6.1.2耐磨性实验94
6.1.3组织结构分析与硬度实验94
6.2磨损表面形貌的动态变化95
6.3磨损表层硬度的动态变化97
6.4磨损表层组织结构的动态变化98
6.5磨损条件对变质锰钢耐磨性的影响104
6.6本章小结106
第7章变质锰钢宏观特性的微观机制研究108
7.1实验材料与方法108
7.2固体与分子经验电子理论简介109
7.3锰钢奥氏体的微观结构111
7.3.1锰钢奥氏体中C-Mn原子的偏聚111
7.3.2锰钢奥氏体中C-Mn原子偏聚区的成分115
7.3.3锰钢奥氏体的结构116
7.4锰钢宏观特性的微观机制117
7.4.1高锰钢的加工硬化机制117
7.4.2变质锰钢的加工硬化机制119
7.4.3奥氏体的稳定性122
7.4.4冲击韧性123
7.4.5抗冲击耐磨性123
7.5本章小结123
第8章变质锰钢的研究成果与未来展望125
8.1变质锰钢的研究结果125
8.2变质锰钢的综合优化127
8.3提高锰钢耐磨性的途径与方法128
8.4未来研究展望129
参考文献131
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| 內容試閱：
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冶金、矿山、建材、煤炭、铁路、电力、化工、农机、军工等各个工业领域中都会用到大量的耐磨材料，而且每年都有大量工件因材料磨损而失效。仅冶金、电力、建材、煤炭、农机五个领域的不完全统计，我国每年因磨损消耗的钢材达百万吨以上，耗资相当于50亿元以上，易磨损件寿命低已成为我国经济发展中的一个重要问题。
目前国内外在冲击磨料磨损工况中所使用的金属耐磨材料主要有三大体系：①奥氏体锰钢；②低合金高强度耐磨钢；③高铬铸铁(钢)及其它白口铸铁。高铬铸铁的硬度很高，其耐磨性在各类金属耐磨材料中居于首位，然而，其脆性很大，因此只能用于低冲击条件下的磨料磨损。低合金高强度耐磨钢的硬度较高，韧性优于高铬白口铸铁，但却远低于高锰钢，在冲击负荷不大的条件下代替高锰钢制作抗磨件能有较好的效果，但在强烈冲击工况下使用仍不够安全可靠，因此只能用于中低冲击条件下的磨料磨损。高锰钢具有异常高的加工硬化能力和奥氏体固有的高韧度两个重要特征，在奥氏体状态下的硬度只有170～230HB，但经强烈冲击变形后表面层硬度可达500～800HB，而在硬化层的内侧仍是韧度很高的奥氏体组织，这样硬化层具有很高的硬度，硬化层的内侧又有好的韧性，从而使高锰钢不仅具有很高的安全可靠性，而且具有较强的抗磨料磨损能力。因此，高锰钢被广泛用作冲击磨料磨损条件下的耐磨件。
高锰钢因其奥氏体的稳定性较高，在非强烈冲击工况条件下，其加工硬化能力得不到充分有效的发挥，因而耐磨性并不理想。为此，近年来发展了奥氏体稳定性较低的介稳奥氏体锰钢，但介稳奥氏体锰钢的韧性较差，尤其是大截面铸件，淬火后易出现裂纹，使其生产和应用受到极大的限制。
从高锰钢问世百余年来，虽然人们不断研制和使用一些新的材料，但高锰钢在耐磨金属材料中仍占有重要的位置，仍在发挥它的作用。主要工业国家都有自己的高锰钢牌号和标准。多年来，关于这一古老钢种的研究工作已做过不少，但是关于钢的化学成分、组织和性能的研究工作仍在继续，生产工艺也在不断改进。尤其是关于高锰钢加工硬化的理论研究工作随着实验技术的进步也在不断地深化。
笔者从1985年开始涉足高锰钢的相关研究工作。先后完成了硕士研究论文《合金化和热处理对高锰钢组织和性能的影响》和博士研究论文《变质系列锰钢耐磨机理的研究》；完成机械工业部教育司科技基金项目“系列奥氏体锰钢及其微观结构”，山东省项目“高锰钢的合金化和弥散处理工艺的研究”，山东省项目“变质洁净耐磨钢”，博士基金项目“奥氏体锰钢的价电子结构及TEM原位拉伸变形的动态观察”等研究课题。取得的主要研究成果有：国家科技进步二等奖“耐磨奥氏体锰钢化学成分和热加工工艺优化”，国家技术发明四等奖“处理奥氏体锰钢的SR变质剂及其处理工艺”，山东省科技进步一等奖“高强韧性多元微合金耐磨锰钢及其节能热处理工艺”，科技进步一等奖“耐磨奥氏体锰钢化学成分和热加工工艺优化”，国家科技进步三等奖“高强韧度微合金化和变质耐磨钢及其节能热处理”，山东省自然科学优秀成果二等奖“Fe-Mn-C合金加工硬化的价电子结构模型”，国家机械工业局科技进步二等奖“系列奥氏体锰钢及其微观结构”等20余项。获得发明专利2项，发表相关论文50余篇。以上研究成果为本书写作奠定了基础。
本书试图通过对锰钢化学成分、生产工艺、使用条件等因素与耐磨性关系的系统研究，实现材料成分、生产工艺和使用工况的综合优化。另外，还将进一步系统研究优化后的材料的组织结构、力学性能、动态变形行为和动态磨料磨损行为，并探讨其加工硬化和耐磨机理，为该类合金的研制、生产和使用提供实验和理论依据。本书可供从事奥氏体耐磨锰钢研究、生产和使用的单位和人员参考。
本书参考了一些同行的研究论文和著作，在此表示感谢！感谢山东工业大学王世清教授、哈尔滨工业大学雷廷权院士给予的悉心指导。感谢在本书出版过程中提供支持和帮助的各位老师和朋友！
由于时间和精力有限，书中不妥之处在所难免，恳请各位不吝赐教。
编著者
2022年12月
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