熱處理工藝對高碳高鉻鋼組織和性能的影響

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000)

熱處理工藝對高碳高鉻鋼組織和性能的影響

呂 瑩

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000)

本文主要對熱處理工藝對高碳高鉻鋼組織和性能的影響進行了分析和研究。在經(jīng)過相關(guān)實驗之后可以發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過了熱處理工藝之后，組織內(nèi)的一些殘余的奧氏體被分解的比較完全，從而轉(zhuǎn)變成為了粒狀珠光體的碳化物。在經(jīng)過高溫固溶處理之后，對于共晶碳化物的形態(tài)會有比較大的影響，當提高固溶處理溫度的時候，共晶碳化物的形態(tài)就會從連續(xù)的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變成為塊狀和桿狀，這樣就會提高材料的沖擊韌性，而且在經(jīng)過球化處理之后，就會使得基體內(nèi)析出比較多的二次碳化物，那么材料的硬度也就會相應(yīng)的提高。

熱處理工藝；高碳高鉻鋼；組織；性能；影響

高鉻鑄鋼球芯復(fù)合軋輥的耐磨性能較高，而且抗熱裂性能也較好，所以現(xiàn)在已經(jīng)成為了中厚板粗軋工作輥以及熱軋機粗軋工作輥當中的軋輥的主要品種。在軋輥過程當中所用的高鉻鋼鑄態(tài)組織基本上都是網(wǎng)狀的原始共晶碳化物和奧氏體。隨著碳的含量不斷增加，在進行凝固的過程當中，在高鉻鋼組織當中就很容易會出現(xiàn)比較粗大的原始網(wǎng)狀的碳化物，這樣對于軋輥的性能是非常不利的。所以，為了能夠有效地提高它的力學(xué)性能，就需要改變共晶碳化物的分布和形態(tài)。

1 進行試驗的具體方法

在進行試驗之前首先應(yīng)該要進行配料，在進行配料的時候主要采用的就是廢鋼、鎳、高碳鉻鐵以及釩鐵等，而在進行熔煉的時候主要是在中頻的感應(yīng)電爐當中，而在進行終脫氧、扒渣以及出鋼的時候，鋼液的溫度應(yīng)該要達到1 520℃，然后再把這些配料澆筑成為Y形狀的試樣。在澆筑Y形狀的試樣時，溫度應(yīng)該要保持在1 450℃到1 470℃之間，在爐前澆包內(nèi)就應(yīng)該要加入變質(zhì)劑。那么進行試驗所用的鋼化學(xué)成為主要就如下圖所示。

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試樣在進行熱處理工藝的時候主要是在高溫箱式的電阻爐當中完成的，而在進行熱處理工藝的主要分成下面這樣三種不同的方式：第一種處理的方式就是1 050℃×1小時水冷、固溶然后在加上750℃×5小時的球化處理；第二種處理的方式就是1 200℃×1小時水冷、固溶然后在加上750℃×5小時的球化處理；第三種處理的方式就是1 300℃×1小時水冷、固溶。

2 試驗的最終結(jié)果以及對結(jié)果的分析

（1）在對試樣進行第一種方法的熱處理工藝之后，試樣組織當中的碳化物的斷開處就比較的圓滑，很少會出現(xiàn)尖角，但是整體的斷開也不是很明顯，在組織的晶內(nèi)所彌散析出的二次碳化物則是比較均勻的分布，同時在組織基體內(nèi)的白色奧氏體也已經(jīng)轉(zhuǎn)變成為了黑色的珠光體。在采用第二種熱處理工藝的方法之后，試樣組織當中的共晶碳化物則斷開的比較的明顯，形態(tài)也得到了一定的改善，碳化物的形狀也從之前的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變成為了塊狀和桿狀，而且在晶內(nèi)也析出了非常多的彌散二次碳化物。在采用第三種熱處理工藝方法之后，試樣組織當中的共晶碳化物已經(jīng)完全的斷開，但是晶粒卻比較的粗大。所以經(jīng)過三種試驗的方法比較之后可以發(fā)現(xiàn)，在進行固溶處理的時候，最合適的溫度應(yīng)該是1 200℃，如果溫度太低，就不能夠很好地使得網(wǎng)狀的共晶碳化物徹底地斷開，而如果溫度太高的話，晶粒就會比較地粗大，從而使得高碳高鉻鋼的綜合性能降低。

（2）在經(jīng)過固溶和球化處理之后，能夠使得高鉻鋼的顯微組織中的原始碳化物的分布、大小以及形態(tài)得到明顯的改善。經(jīng)過固溶和球化的處理，不僅僅可以增加融入鋼當中的合金元素，在經(jīng)過淬火和回火之后還能夠產(chǎn)生足夠多的二次硬化的效應(yīng)，能夠充分的強化基體；同時在經(jīng)過固溶和球化的處理之后，還可以使得鋼中的組織變得更加的均勻，這樣就會使得鋼的綜合性能得到比較明顯的提升，特別是鋼的韌性。下表就是在經(jīng)過熱處理工藝之后，對鋼力學(xué)性能的影響。

表2 熱處理后對性能影響

從上面的表中可以發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過變質(zhì)試驗之后，鋼在鑄態(tài)時候的硬度是HRC41.2,。在采用第一種熱處理工藝的方法之后，試驗鋼的硬度則提升了很多，達到了HRC54.5。主要的原因就是因為在經(jīng)過了高溫的固溶處理之后，試驗鋼基體內(nèi)的合金元素就分布得更加均勻，而在進行球化處理的過程當中，合金元素就會在試驗鋼的基體內(nèi)形成顆粒狀的碳化物，這樣就可以明顯地提高試驗鋼的硬度。而在經(jīng)過第二種熱處理工藝的方法之后，試驗鋼的硬度則達到了HRC53.9，所以當固溶的溫度達到了1 050℃之后，那么再提高固溶的溫度，對于鋼的硬度沒有很大的影響。

3 結(jié)語

在經(jīng)過固溶和球化的熱處理工藝之后，組織內(nèi)的一些殘余的奧氏體被分解得比較完全，從而轉(zhuǎn)變成為了粒狀珠光體的碳化物。在經(jīng)過高溫固溶處理之后，對于共晶碳化物的形態(tài)會有比較大的影響。當提高固溶處理溫度的時候，共晶碳化物的形態(tài)就會從連續(xù)的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變成為塊狀和桿狀，這樣就會提高材料的沖擊韌性，而且在經(jīng)過球化處理之后，就會使得基體內(nèi)析出比較多的二次碳化物，那么材料的硬度也就會相應(yīng)地提高。

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1003-5168(2014)06-0071-01