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研究了CrWMn鋼經(jīng)復(fù)合熱處理后的組織變化。結(jié)果表明,采用790℃/680℃循環(huán)球化退火可代替常規(guī)等溫球化退火,并能縮短球化退火周期,節(jié)約能源。采用高溫固溶處理加790℃/680℃循環(huán)球化退火,可獲得高彌散度碳化物,使CrWMn鋼的最終組織得到改善,強(qiáng)韌性明顯提高。復(fù)合熱處理。
摘 要:研究了CrWMn鋼經(jīng)復(fù)合熱處理后的組織變化。結(jié)果表明,采用790℃/680℃循環(huán)球化退火可代替常規(guī)等溫球化退火,并能縮短球化退火周期,節(jié)約能源。采用高溫固溶處理加790℃/680℃循環(huán)球化退火,可獲得高彌散度碳化物,使CrWnMn鋼的最終組織得到改善,強(qiáng)韌性明顯提高。
關(guān)鍵詞:CrWMn鋼;復(fù)合熱處理;球化退火;顯微組織
1 前言
CrWMn鋼可用于制造各種形狀復(fù)雜的冷擠壓模和沖裁模,具有較高的淬透性,淬火和低溫回火后具有較高的硬度和耐磨性。但經(jīng)常規(guī)熱處理后此鋼易形成網(wǎng)狀碳化物,在模具的受力部位形成開裂和剝落。模具的失效主要是由磨損、強(qiáng)度和韌性不足而造成的。本文擬通過適當(dāng)?shù)膹?fù)合熱處理來改善CrWMn鋼的組織,提高其強(qiáng)度和韌性,以獲得較好的綜合性能。
2 試驗(yàn)過程
試驗(yàn)用CrWMn鋼為40mm棒材,為淬火+低溫回火態(tài),硬度58HRC。其主要化學(xué)成分見表1。
表1 CrWMn鋼的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) w(%)
元素CCrWMnSi 含量0.90~
1.050.90~
1.201.20~
1.600.8~
1.100.15~
0.35
對(duì)CrWMn鋼的復(fù)合熱處理分為兩個(gè)步驟,一是預(yù)處理,二是淬火+低溫回火。預(yù)處理工藝見圖1。
圖1 CrWMn鋼預(yù)處理工藝
(a) 常規(guī)退火(b) 等溫球化退火
(c) 循環(huán)球化退火(d) 高溫固溶+循環(huán)球化退火
CrWMn鋼經(jīng)不同工藝預(yù)處理后,選擇組織形態(tài)、分布較好的試樣,在不同溫度條件下進(jìn)行淬火+低溫回火的最終熱處理,觀察其組織形態(tài)與分布,測(cè)定硬度變化。最終熱處理工藝見圖2。
圖2 CrWMn鋼淬火+回火工藝
3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
圖3為CrWMn鋼經(jīng)不同預(yù)處理工藝處理后的顯微組織照片,CrWMn鋼經(jīng)常規(guī)退火后的硬度為180~190HB,經(jīng)圖1所示熱處理工藝處理后為180~200HB。
圖3 CrWMn鋼預(yù)處理后組織
(a) 常規(guī)退火(b)等溫球化退火(c) 循環(huán)球化退火(d) 固溶+循環(huán)球化退火
由圖3可看出,經(jīng)常規(guī)退火處理后的CrWMn鋼組織中碳化物呈片狀分布;經(jīng)810℃等溫球化退火處理后,碳化物呈不規(guī)則的顆粒狀分布在鐵素體基體上,分布不均勻;經(jīng)790℃/680℃3次循環(huán)球化退火處理后,顆粒狀碳化物尺寸變小,分布較為均勻;經(jīng)1050℃固溶加790℃/680℃3次循環(huán)球化退火處理后,碳化物呈細(xì)小顆粒狀析出且彌散程度高。
從工藝上看,在獲得相同硬度情況下,用790℃/680℃3次循環(huán)球化退火,不僅可代替830℃等溫球化退火,而且能改善組織中碳化物的形態(tài)和分布、縮短球化退火時(shí)間,節(jié)約能源。這是因?yàn)檠h(huán)球化退火在Ac1(750℃)以上加熱保溫過程中,片狀珠光體中的碳化物從尖角處溶解破斷,而在Ar1(710℃)以下保溫過程中,在原片狀碳化物的平面處析出顆粒狀碳化物,從而加速了CrWMn鋼球化過程的進(jìn)行,改善了碳化物的形態(tài)和分布。在1050℃高溫條件下,CrWMn鋼中大量難溶的W、Cr等合金元素的碳化物溶入奧氏體中,經(jīng)油淬后得到馬氏體或下貝氏體組織,在隨后進(jìn)行的790℃/680℃循環(huán)球化退火過程中,則會(huì)彌散地析出點(diǎn)狀的W、Cr的碳化物。
因此,對(duì)于一般要求的CrWMn鋼,采用790℃/680℃3次循環(huán)球化退火工藝,既可滿足組織和硬度的要求,又能提高生產(chǎn)率,降低能耗;而對(duì)要求較高的可選用1050℃高溫固溶加790℃/680℃3次循環(huán)球化退火的預(yù)處理工藝。
圖4為經(jīng)1050℃固溶加790℃/680℃3次循環(huán)球化退火處理后,經(jīng)不同溫度油淬低溫回火后的CrWMn鋼的顯微組織。
圖4 CrWMn鋼不同溫度淬火+低溫回火后組織
(a) 790℃淬火+200℃回火(b) 830℃淬火+200℃回火(c) 870℃淬火+200℃回火(d) 900℃淬火+200℃回火
4 結(jié)論
(1) 對(duì)CrWMn鋼采用790℃/680℃ 3次循環(huán)球化替代常規(guī)退火、等溫球化退火,不僅可以改善其組織狀態(tài)和性能,而且還可以提高熱處理生產(chǎn)率,降低能耗。
(2) 1050℃固溶加790℃/680℃ 3次循環(huán)球化退火,可進(jìn)一步改善CrWMn鋼的組織狀態(tài)分布,提高其性能。
(3) 經(jīng)1050℃固溶加790℃/680℃ 3次循環(huán)球化退火處理后,再經(jīng)830℃油淬200℃回火處理,CrWMn鋼組織均勻而細(xì)小,碳化物彌散程度高,其耐磨性和綜合性能好。■
作者簡(jiǎn)介:陳文華(1963—),男,碩士,講師。主要研究方向?yàn)榻饘俦砻娓男约敖饘俨牧虾附印B?lián)系電話:025-4892912(O)
作者單位:陳文華(南京航空航天大學(xué),南京210016)
參考文獻(xiàn):
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