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为满足大型球磨机衬板对材料的要求，研制了ZG70Cr2MnNiSi钢，它是新型中碳中合金耐磨钢。本文首先测定了该钢的相变点，绘制了该钢的连续冷却转变曲线。在此基础上，选择Sr-Si-Fe和RE-Ca-Ba两种合金，对ZG70Cr2MnNiSi钢进行变质处理。然后对3种成分的铸钢，按照拟定的退火、淬火工艺处理后，选择4组回火工艺进行回火处理。利用XRD、SEM、TEM等手段，表征了试样的组织特征。测试了试验钢的硬度和拉伸性能，测试了试验钢的磨粒磨损性能，分析了回火工艺对ZG70Cr2MnNiSi钢组织与性能的影响，分析了稀土对ZG70Cr2MnNiSi钢微合金化的影响。从而为中碳中合金钢的深入研究和推广应用提供依据。实验结论如下：由于溶入奥氏体的合金元素较多，试验钢的CCT曲线里，珠光体和贝氏体转变区域比较靠右。当冷速小于0.15℃/s时，转变产物为铁素体、珠光体和贝氏体；当冷速达到和超过0.5℃/s时，转变产物为马氏体。试验钢860℃淬火得到板条状马氏体+残余奥氏体+碳化物的金相组织。经860℃×2h空淬+590℃×2h回火，试验钢的组织为回火索氏体，硬度值为44.83HRC，抗拉强度为1285.35MPa，下屈服强度为1188.99MPa，综合机械性能良好，能够适应对强度和韧性都有要求的工况条件。扫描电镜观察表明，铁素体基体上分布有碳化物颗粒。随着回火温度的升高，碳化物尺寸减小，合金碳化物的弥散程度增大。Sr-Si-Fe和RE-Ca-Ba变质处理都起到了较好的作用，其中Sr-Si-Fe的作用更好。经Sr-Si-Fe变质处理后，试验钢的抗拉强度和下屈服强度都提高约50MPa，断面收缩率和断后伸长率亦有不同程度的提高，相对磨损量较变质前减少了10%。XRD分析表明，添加稀土没有改变回火态试样的物相组成，其中碳化物包括M2C、M3C、M7C3。断口形貌分析表明，变质处理提高了试验钢的韧性，断裂机制由准解理转变为韧窝和撕裂棱混合型断裂。经复合变质处理后，ZG70Cr2MnNiSi钢的组织均匀，晶粒细小，强度和韧性都有所提高。这是因为稀土的加入，有利于马氏体形成高密度位错，有利于碳化物在板条马氏体内大量弥散析出，并且板条马氏体之间存在残余奥氏体。