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快速循环GCr15SiMn相变对钢组织和性能的影响

时间:2015-11-17 11:16:00 编辑:黄金城gcgc手机版 浏览:
黄金城gcgc手机版2015-11-17讯:

GCr15SiMn钢硬度高、耐磨性好、淬透性较好,被广泛应用于生产厚壁轴承套圈、大尺寸滚动体以及工模具。但该钢韧性差,这常常导致恶劣服役环境中轴承的早期失效。细化晶粒既可以提高强度,又可以提高韧性,是实现钢的强韧化最有效的途径之一。本研究通过多次快速循环加热+冷却处理来细化GCr15SiMn钢的组织,从而改善其冲击韧性,提高其使用性能。

试验用料取自Φ130mm的GCr15SiMn热轧棒材,其化学成分列于表1。沿棒料轴向截取冲击试样毛坯。试样先进行球化退火处理,为后续循环处理作组织准备。快速循环相变处理在Gleeble 1500D热模拟试验机上实现,处理工艺为以20℃/s升温至830℃保温2min,空冷,受试验设备条件限制,加热部位限于试样长度方向中部约1cm区域。循环次数分别设为1、2、3、4次,每种工艺制度做2支平行试样。试样处理完毕后马上进行低温回火以消除内应力。此外,试验还设计了1组采用常规淬、回火处理(830℃×30min油淬+155℃×2h)的试样,以供对比。热处理后,将试样加工成10mm×10mm×55mm标准夏比U形缺口的冲击试样,利用VH-5型魏氏硬度计进行硬度测试,在JBN-300B型冲击试验机上进行冲击试验,在HITACH S-4300型扫描电镜上观察断口微观形貌,断口切平后将处理部位横截面制成金相试样,利用Olympus GX51型金相显微镜进行组织观察,利用SISC IAS 8.0金相图像分析App进行碳化物的粒度分析以及晶粒尺寸的统计。
表1  试验钢的化学成分(质量分数,%)
C
Cr
Si
Mn
S
P
O
Ti
0.97
1.48
0.62
1.10
0.0015
<0.005
0.0004
0.0027
 
结果表明:
(1)采用830℃×2min的快速循环相变处理可以使GCr15SiMn钢的组织均匀,晶粒细化1~2级,冲击韧性提高40%~130%,2次以上的处理可使硬度达到或超过常规淬、回火处理的硬度水平。
    (2)GCr15SiMn钢的循环次数以不超过3次为宜,循环4次时会发生晶粒粗化现象。



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