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高锰钢作为一种具有较高韧性、良好的延展性和非常高的加工硬化能力的耐磨钢,已经被广泛应用到土方、采矿、石油钻探、铁路、河道疏浚、伐木挖掘等社会的各行各业。有关合金元素对高锰钢的性能研究已经做了大量的研究,如V、Ti、Cr等。但是,有关Nb对高锰钢性能影响的研究相当少。本文通过在高锰钢加入不同的铌含量,结合光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等相关测试方法,对不同铌含量高锰钢的铸态和水韧处理后的组织规律进行分析;通过时效处理来研究含铌(0.075％)高锰钢的组织和硬度变化规律;通过不同的压缩变形量来研究普通高锰钢和含铌(0.075%)高锰钢的组织演变和硬度变化规律。为含铌高锰钢的进一步研究提供理论依据。 显微组织分析结果表明:随着Nb含量的增加,高锰钢的铸态组织由奥氏体、珠光体和碳化物转变为奥氏体和碳化物;Nb抑制了铸态组织中珠光体的形成;高锰钢铸态组织中奥氏体相的百分含量先增加后基本保持不变。扫描电镜及能谱分析结果表明:含Nb(0.075%)高锰钢的铸态的组织中奥氏体晶界有Nb和C的复合碳化物析出;热力学计算表明:含Nb(0.075%)高锰钢冷却过程中优先析出NbC相。 高锰钢和含铌高锰钢水韧处理后的组织都为奥氏体和少量未溶的碳化物。分布在奥氏体内的粒状碳化物主要为Fe、Mn的复合碳化物,而在晶界析出的白色条状物质主要是Fe、Mn和Nb的复合碳化物。 水韧处理后的含Nb(0.075%)高锰钢,经不同温度时效处理1h后,随着时效温度升高,其硬度先增加后减少;金相组织中析出的碳化物先增加后减少。在时效温度为600℃时,其维氏硬度、硬度变化量和硬度提高率都达到了最大值,晶粒内析出的针状碳化物也达到了最大值。 高锰钢和含铌(0.075%)高锰钢,随着压缩变形量的增加,高锰钢和含铌(0.075%)高锰钢的维氏硬度都增加。含铌(0.075%)高锰钢的维氏硬度变化量和提高率的增加值要高于普通高锰钢的增加值。普通高锰钢和含Nb(0.075%)高锰钢的作用机制为孪晶-滑移及孪晶-孪晶相互作用。