鑄鋼一般都經(jīng)熱處理后才能使用，對普通結(jié)構(gòu)用途的鑄鋼，一般采用退火、正火處理，對高強度鋼及耐磨鑄鋼，通常采用淬火后低溫回火，近年來耐磨鑄鋼研究較多，故稀土對中碳低合金耐磨鋼淬火后低溫回火狀態(tài)的組織控制和性能影響研究的較為充分。研究鋼種仍主要以ZG31 Mn2Si和ZG3OCrMn2Si為主。
5.3.1稀土復(fù)合變質(zhì)劑對中碳低合金耐磨鋼組織的影響
I，稀土復(fù)合變質(zhì)劑對中碳低合金鋼退火、正火態(tài)的組織控制 稀土對退火態(tài)、正火態(tài)31 Mn2Si鋼及30CrMn2Si鑄鋼組織的影響十分雷同。稀土加人均能細(xì)化晶粒，增加珠光體晶團的分散度，表現(xiàn)在珠光體晶團中，層片間距離縮小，滲碳體、鐵素體層片厚薄趨于均勻，滲碳體層片發(fā)育齊整，生長過程中偏轉(zhuǎn)不大。同樣，在退火態(tài)鐵素體及正火態(tài)珠光體晶團中鐵索體亞結(jié)構(gòu)上，稀土均使位錯密度增加，導(dǎo)致顯微硬度增加。
通過定量金相測定，在退火態(tài)中，稀土加入能使鐵素體量稍有增加，這仍可能是RE加入增加C, Mn等元素在基體中固溶度所致，增加固溶碳，減少化合碳，必然增加鐵素體，減少珠光體見。
由于稀土加人細(xì)化了珠光體晶團，又使組織中鐵素體量的增加，使組織控制向著我們所孺要的方向前進，必然使得力學(xué)性能有所增加。由表5一16可知，正火態(tài)MnSi鋼，隨著RE的加人，使鋼的強度、硬度稍有增加，而塑性、韌性得到明顯改善，這就是組織控制的結(jié)果。
2.稀土復(fù)合變質(zhì)劑對淬火一低溫回火態(tài)組織的控制
近年來，世界上對耐磨鑄鋼研究較多。在過去100年中，耐磨鋼以高錳鋼 (ZGMn13)為主。材料科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)，ZGMn13只有在強烈的沖擊載荷和擠壓應(yīng)力下，產(chǎn)生充分的加工硬化，才能充分發(fā)揮其抗磨損的優(yōu)點，即要在高應(yīng)力下工作。從眾多工況領(lǐng)域分析研究表明，在高應(yīng)力下工作的耐磨件不足10%, 大部分耐磨件只在中低應(yīng)力狀態(tài)下服役。如選用ZGMn 13，由于不能充分加工硬化，誘發(fā)馬氏體相變，耐磨性顯得不足，再加上ZGMni3固有的缺點，如熱膨脹系數(shù)大，無磁性(或弱磁性)，強度低等，使用過程中易流變及變形，故 ZGMnI3已被排除在主體耐磨鋼之外，國內(nèi)外都正在用一種新的耐磨鋼種—中碳馬氏體鋼來替代ZGMn130
國外最具代表性的是美國ESCO公司生產(chǎn)的ESCO一12系列耐磨鋼種，它屬于中碳馬氏體鋼(或多組元馬氏體鋼)范疇，為保證馬氏體鋼中馬氏體韌性， ESC()一12系列鋼以Cr一Ni一Mo為主體合金元素。Ni, Mo昂貴，但Ni鋼最大優(yōu)點，可獲得板條馬氏體(亞結(jié)構(gòu)為錯位)基體，其為韌性馬氏體，可保證耐磨鋼的韌性儲備。若采用Cr一Mn - Si為主體合金元素生產(chǎn)中碳馬氏體鋼，其組織中會出現(xiàn)大量片狀馬氏體(亞結(jié)構(gòu)為孿晶)，片狀馬氏體是脆性馬氏體，缺乏足夠的韌性儲備，使用過程中的先期斷裂就無高耐磨性可談，故要對以Cr一Mn一 Si為主體合金元素的中碳馬氏體鋼實行組織控制，以求得和Cr一Ni一Mo鋼相同的組織效果，獲得優(yōu)異的性能。
分析美國ESCC)一12系列耐磨鋼的組織，是在板條馬氏體基體上分布著少量殘留奧氏體薄膜，保證鋼的強韌性。板條馬氏體基體上分布著少量殘留奧氏體薄膜的微觀組織，就成為我國自行研制中碳馬氏體鋼組織控制的方向。
試驗鋼成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):00.27%一0.37%; Si0.72%一0.86%; Mn l.34%一I .5%;Cr0一0.8%;
變質(zhì)劑選用:①Ce基輕稀土單一變質(zhì);OY基重稀土單一變質(zhì);OB元素單一變質(zhì);④Ce基輕稀土一B復(fù)合變質(zhì);SRE一Ti復(fù)合變質(zhì);⑥RE一B一Ti復(fù)合變質(zhì)。
(1)變質(zhì)劑對中碳低合金鋼奧氏體晶粒尺寸的影響
1)對ZG31 Mn2Si奧氏體晶粒尺寸的影響變質(zhì)處理對Si - Mn鋼奧氏體晶粒尺寸影響的檢驗結(jié)果見表5一17。由表5一17可以看出.稀土及稀土欽變質(zhì)處理并夫使奧氏體晶粒細(xì)化.稀土硼變質(zhì)處理使奧氏體晶粒稍有細(xì)化。
2)對ZG3OCrMn2Si本質(zhì)晶粒度的影響ZG3OCrMn2Si變質(zhì)前后的本質(zhì)晶粒度，是按照標(biāo)準(zhǔn)制作。從測定結(jié)果可知，30CrMn2Si鑄鋼經(jīng)稀土一翻復(fù)合變質(zhì)處理后，其本質(zhì)晶粒度明顯細(xì)化，經(jīng)統(tǒng)計評級，比變質(zhì)處理前提高一個等級。