試驗鋼熱處理工藝論文范文

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1實驗方法

用50kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，金屬爐料的加料順序為:廢鋼、生鐵，鎳板、鉬鐵、鉻鐵、硅鐵、錳鐵，最后加鋁進行終脫氧。合金熔煉溫度為1500—1550℃，澆注溫度1450—1500℃，稀土變質(zhì)劑在爐外包中加入。鋼液出爐后快速澆注成Y型試樣。試驗鋼的化學(xué)成分見表1。性能試樣均在Y型試塊上截取，沖擊試樣采用10mm×10mm×55mm的無缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣，在JB-5型擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行室溫沖擊韌性試驗，每組試驗數(shù)據(jù)均取其3根試樣的平均值。硬度測試在HR-150A洛氏硬度計上進行，每塊試樣測3—5個點，取其平均值。采用光學(xué)顯微鏡和JSM-5610LV掃描電鏡來觀察試樣的斷口形貌和金相組織。

2實驗結(jié)果及分析

2.1試樣的鑄態(tài)組織圖1為18Cr23MoVRE鑄鋼試樣組織的掃描圖片。由圖1可知，18Cr23MoVRE鑄鋼試樣的鑄態(tài)組織由珠光體和少量片狀馬氏體+碳化物組成，晶粒粗大，碳化物呈塊狀、團球狀和連續(xù)網(wǎng)狀沿晶界分布。這主要是因為結(jié)晶過程中，先結(jié)晶的晶粒內(nèi)合金元素含量較低，富裕的合金元素被推至結(jié)晶前沿，導(dǎo)致這些合金元素在結(jié)晶前沿富集，當(dāng)這些合金元素達到一定的濃度時，在晶粒間形成碳化物，并沿晶界連續(xù)分布，如圖1(a)所示。當(dāng)18Cr23MoVRE鑄鋼經(jīng)950℃淬火+300℃回火處理后，其組織為回火馬氏體+碳化物，見圖1(b)，碳化物以短桿狀、塊狀和菊花狀沿晶界斷續(xù)分布，馬氏體基體得到細化，網(wǎng)狀碳化物分布得到明顯改善。隨淬火溫度的提高，顆粒狀碳化物增多，基體晶粒粗化，細碳化物顆粒彌散分布于基體上，見圖1(c)。當(dāng)淬火溫度達到1050℃時，馬氏體基體和碳化物明顯粗化，晶內(nèi)細顆粒狀碳化物增多，見圖1(d)。因為在熱處理溫度下，晶界碳化物不斷擴散進入基體晶粒內(nèi)部，晶界碳化物減少，碳化物網(wǎng)被打破，淬火時這些溶入基體的合金元素來不及析出，被過飽和固溶于馬氏體基體內(nèi)，回火過程中，溶入馬氏體內(nèi)的合金元素以細顆粒碳化物的形式彌散均勻析出在基體上，改善了鋼中碳化物的分布，熱處理溫度提高，熱處理后鋼的晶粒越粗大。可見，合理的熱處理工藝可以改善鋼的組織和碳化物分布。

2.2試驗鋼的力學(xué)性能18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼試樣經(jīng)不同溫度淬火+300℃回火熱處理后的力學(xué)性能見圖2。由圖2可以看出，鑄態(tài)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度值最小，為HRC44，隨著淬火溫度的升高，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度提高。當(dāng)淬火溫度升高至1000℃時，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度升至最高，達到HRC58.5，繼續(xù)提高淬火溫度至1050℃時，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度略有下降，為HRC58。可見，適當(dāng)提高淬火溫度，對18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼硬度的改善有益，但淬火溫度不宜過高。淬火之所以能提高18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度，主要是因為提高淬火溫度，有更多的碳原子及合金元素溶于奧氏體，淬火后馬氏體中碳和合金元素的過飽和度增加，加劇了馬氏體晶格畸變，固溶強化作用增大，從而提高了材料的硬度。從圖2還可以看出，淬火溫度對18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性也有一定的影響，鑄態(tài)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性為4.6J，相對較低;隨著淬火溫度的升高，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性逐漸升高，當(dāng)淬火溫度達到1000℃時，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性達到了5.8J;再升高淬火溫度，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性有降低的趨勢。這主要是因為鑄態(tài)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼組織是不均勻的，存在成分偏析，那些高碳高合金微區(qū)韌性往往較差，在熱處理過程中，高碳高合金微區(qū)的元素在高溫下向低碳低合金微區(qū)擴散，鋼的成分、組織和韌性得到改善。當(dāng)淬火溫度較高時，由于晶粒長大使鋼的組織粗大，脆性增加。因此，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜商岣?8Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的性能，以1000℃淬火+300℃回火最佳。

3結(jié)論

(1)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的鑄態(tài)組織粗大，碳化物呈網(wǎng)狀沿晶界分布，熱處理能夠改善18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的組織、碳化物形態(tài)及分布。(2)熱處理溫度提高，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的組織細化，碳化物由網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)網(wǎng)狀分布，鋼的硬度和沖擊韌性提高，熱處理溫度超過1000℃后，試驗鋼的性能有所下降。(3)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的理想熱處理工藝為1000℃淬火+300℃回火，在此熱處理工藝下，18Cr23MoVRE耐磨鋼的硬度達到HRC58.5，沖擊韌性達到5.8J。

作者：王宏波李婧涵李景韜單位：洛陽中重發(fā)電設(shè)備有限責(zé)任公司西安交通大學(xué)洛陽中重運輸有限責(zé)任公司