快速循環(huán)GCr15SiMn相變對鋼組織和性能的影響
時間:2019-06-13
作者:無錫不銹鋼板
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GCr15SiMn鋼硬度高、耐磨性好、淬透性較好,被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)厚壁軸承套圈、大尺寸滾動體以及工模具。但該鋼韌性差,這常常導(dǎo)致惡劣服役環(huán)境中軸承的早期失效。細(xì)化晶粒既可以提高強度,又可以提高韌性,是實現(xiàn)鋼的強韌化最有效的途徑之一。本研究通過多次快速循環(huán)加熱+冷卻處理來細(xì)化GCr15SiMn鋼的組織,從而改善其沖擊韌性,提高其使用性能。
試驗用料取自Φ130mm的GCr15SiMn熱軋棒材,其化學(xué)成分列于表1。沿棒料軸向截取沖擊試樣毛坯。試樣先進行球化退火處理,為后續(xù)循環(huán)處理作組織準(zhǔn)備??焖傺h(huán)相變處理在Gleeble 1500D熱模擬試驗機上實現(xiàn),處理工藝為以20℃/s升溫至830℃保溫2min,空冷,受試驗設(shè)備條件限制,加熱部位限于試樣長度方向中部約1cm區(qū)域。循環(huán)次數(shù)分別設(shè)為1、2、3、4次,每種工藝制度做2支平行試樣。試樣處理完畢后立即進行低溫回火以消除內(nèi)應(yīng)力。此外,試驗還設(shè)計了1組采用常規(guī)淬、回火處理(830℃×30min油淬+155℃×2h)的試樣,以供對比。熱處理后,將試樣加工成10mm×10mm×55mm標(biāo)準(zhǔn)夏比U形缺口的沖擊試樣,利用VH-5型魏氏硬度計進行硬度測試,在JBN-300B型沖擊試驗機上進行沖擊試驗,在HITACH S-4300型掃描電鏡上觀察斷口微觀形貌,斷口切平后將處理部位橫截面制成金相試樣,利用Olympus GX51型金相顯微鏡進行組織觀察,利用SISC IAS 8.0金相圖像分析軟件進行碳化物的粒度分析以及晶粒尺寸的統(tǒng)計。
表1 試驗鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
C
|
Cr
|
Si
|
Mn
|
S
|
P
|
O
|
Ti
|
0.97
|
1.48
|
0.62
|
1.10
|
0.0015
|
<0.005
|
0.0004
|
0.0027
|
結(jié)果表明:
(1)采用830℃×2min的快速循環(huán)相變處理可以使GCr15SiMn鋼的組織均勻,晶粒細(xì)化1~2級,沖擊韌性提高40%~130%,2次以上的處理可使硬度達(dá)到或超過常規(guī)淬、回火處理的硬度水平。
(2)GCr15SiMn鋼的循環(huán)次數(shù)以不超過3次為宜,循環(huán)4次時會發(fā)生晶粒粗化現(xiàn)象。