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的無缺口標準試樣，在JB-5型擺錘式沖擊試驗機上進行室溫沖擊韌性試驗，每組試驗數據均取其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實驗結果及分析

2.1試樣的鑄態組織圖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、團球狀和連續網狀沿晶界分布。這主要是因為結晶過程中，先結晶的晶粒內合金元素含量較低，富裕的合金元素被推至結晶前沿，導致這些合金元素在結晶前沿富集，當這些合金元素達到一定的濃度時，在晶粒間形成碳化物，并沿晶界連續分布，如圖1(a)所示。當18Cr23MoVRE鑄鋼經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分布，馬氏體基體得到細化，網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)。當淬火溫度達到1050℃時，馬氏體基體和碳化物明顯粗化，晶內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部，晶界碳化物減少，碳化物網被打破，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，回火過程中，溶入馬氏體內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試驗鋼的力學性能18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼試樣經不同溫度淬火+300℃回火熱處理后的力學性能見圖2。由圖2可以看出，鑄態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韌性往往較差，在熱處理過程中，高碳高合金微區的元素在高溫下向低碳低合金微區擴散，鋼的成分、組織和韌性得到改善。當淬火溫度較高時，由于晶粒長大使鋼的組織粗大，脆性增加。因此，適當的熱處理可提高18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的性能，以1000℃淬火+300℃回火最佳。

3結論

(1)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的鑄態組織粗大，碳化物呈網狀沿晶界分布，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，碳化物由網狀分布轉變為斷續網狀分布，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：洛陽中重發電設備有限責任公司西安交通大學洛陽中重運輸有限責任公司