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    60Si2Mn鋼表面貝氏體化熱處理工藝研究

    2018-05-07 06:52:04武建成祁學潮封志娟胡建民
    科技創(chuàng)新導報 2018年1期
    關鍵詞:貝氏體等溫馬氏體

    武建成 祁學潮 封志娟 胡建民

    摘 要:本文采用硬度試驗、沖擊試驗和顯微組織分析的方法研究了60Si2Mn鋼表面貝氏體化熱處理工藝。研究結(jié)果表明:證明了設計的60Si2Mn鋼表面貝氏體化熱處理工藝正確合理;采用鹽浴等溫淬火方式,60Si2Mn鋼表面獲得理想的貝氏體組織,可以大幅度減小變形,提高綜合力學性能,有利于提高構件的使用壽命。

    關鍵詞:60Si2Mn鋼 等溫淬火 熱處理

    中圖分類號:TG142.1 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2018)01(a)-0096-02

    滲碳、氮碳共滲是以獲得表面馬氏體而增加耐磨性的熱處理,為了滿足鋼鐵零件使用時強度、耐磨性,外觀、尺寸精度、表面粗糙度等綜合要求,可通過對零件進行復合表面熱處理[1],降低制造成本,獲得優(yōu)異的綜合力學性能。

    60Si2Mn鋼是應用廣泛的硅錳彈簧鋼,強度、彈性和淬透性較好,也被用于風鏟、沖擊鉆探工具、小型冷作模具等[2]。本文嘗試通過等溫淬火的方式使60Si2Mn鋼表面獲得貝氏體組織,心部仍為原始組織(珠光體+鐵素體),為60Si2Mn鋼表面貝氏體化熱處理工藝研究提供一定的數(shù)據(jù)參考。

    1 試驗材料與方法

    試驗中所使用原料為60Si2Mn鋼棒,其化學成分為(質(zhì)量分數(shù),%):0.6 C,1.82 Si,0.8 Mn,0.015 P,0.010 S,0.15 Gr,0.35 Ni,其余為Fe。將鍛造的棒材機加工成規(guī)格為φ8mm×10mm圓柱試樣。經(jīng)機械打磨除去試樣表面氧化物和油污后,用高頻電磁感應線圈將試樣進行加熱到900℃,快速轉(zhuǎn)移到鹽浴中冷卻(鹽浴溫度300℃),保溫約30min進行貝氏體轉(zhuǎn)變,最后將試樣放入水中冷卻。試樣經(jīng)研磨、拋光后,用顯微硬度儀測量試樣從中心到表面的顯微硬度,再用硝酸酒精腐蝕試樣,使用光學顯微鏡和掃描電鏡(FEI-S50)觀察侵蝕后試樣的微觀組織形貌。

    2 試驗結(jié)果與分析

    2.1 60Si2Mn鋼表面貝氏體化工藝原理分析

    貝氏體硬度接近馬氏體,韌性優(yōu)于馬氏體,因此貝氏體鋼也具有了優(yōu)異的綜合力學性能,鋼中貝氏體是過冷奧氏體在珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的中溫區(qū)域的分解產(chǎn)物,故稱中溫轉(zhuǎn)變,一般為鐵素體和碳化物組成的兩相混合物。貝氏體既有珠光體轉(zhuǎn)變的某些特征,又有馬氏體轉(zhuǎn)變的某些特征,這給貝氏體帶來復雜的相變性質(zhì)和多樣的組織形態(tài)。影響貝氏體組織形態(tài)除內(nèi)在因素諸如鋼的化學成分和母相組織以外,外在因素即熱加工工藝是至關重要的因素[1]。

    將60Si2Mn鋼表面快速加熱,使得表面奧氏體化,心部仍為原始組織。通過查閱文獻[3-4],從60Si2Mn鋼的CCT曲線可以看出,只要在260℃~600℃溫度范圍內(nèi)等溫淬火從理論上完全可以獲得60Si2Mn鋼表面貝氏體組織。為了盡可能多地獲得表面貝氏體組織,選取淬火溫度為280℃~320℃,本次試驗選取300℃。

    2.2 表面顯微硬度分析

    試樣熱處理前后的硬度如表1所示??梢钥闯觯瑹崽幚砗髨A柱試樣從表面到心部硬度變化均勻,硬度從中心到表面逐步升高,外表面硬度均值在61HRC以上,明顯高于熱處理前試樣表面硬度。通過沖擊韌性試驗測量,試樣熱處理后的沖擊功為KV≥12.8J,而未經(jīng)熱處理的試樣沖擊功僅為KV=5.08J。可見,采用等溫淬火后使60Si2Mn鋼的硬度和韌性均有所提高。

    2.3 60Si2Mn鋼表面貝氏體化顯微組織分析

    60Si2Mn鋼經(jīng)過表面貝氏體化后,其顯微組織如圖1所示??梢钥吹浇M織中除了含有羽毛狀的上貝氏體和針狀的下貝氏體、奧氏體,還有一些夾雜的碳化物。利用顯微硬度儀對試樣表面選取5個點分別測得顯微硬度,然后求得平均值約為729.2HV轉(zhuǎn)換成約為61HRC。

    3 結(jié)論

    (1)設計了60Si2Mn鋼復合熱處理工藝,通過硬度試驗、沖擊試驗和顯微組織的分析,證明設計出復合工藝正確合理。

    (2)經(jīng)過等溫淬火,60Si2Mn鋼表面獲得貝氏體組織,可以減小構件變形,提高構件表面強度,塑性和韌性也有所提高,有利于提高使用壽命。

    參考文獻

    [1] 席光蘭.鋼中貝氏體組織控制工藝研究[D].蘭州理工大學,2006.

    [2] 王桂棠,林金萱.60Si2Mn鋼汽車板簧熱處理工藝優(yōu)化研究[J].熱加工藝,2005(7):34-36.

    [3] 潘金芝,任瑞銘,郭立波,等.淬火對60Si2Mn組織及力學性能的影響[J].熱加工工藝,2010,39(22):146-148.

    [4] 耿志江,岳新生,任向陽,等.60Si2Mn彈簧鋼熱處理工藝綜述[J].新技術新工藝,2003(1):30-31.

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