5Cr4W5Mo2V热作模具钢的等温淬火工艺和韧性

针对5Cr4W5Mo2V热作模具钢的硬度、耐磨性、耐回火性和热稳定性较好,但冲击韧性相对较低的问题,利用下贝氏体组织兼具强度和韧性的特点,对5Cr4W5Mo2V钢进行等温淬火热处理改善其韧性,并通过显微组织与力学性能对比分析,优选最佳等温淬火时间参数。结果表明,5Cr4W5Mo2V钢经1150℃奥氏体化,330℃等温淬火60 min以上处理后,得到下贝氏体含量在60%以上的下贝氏体+马氏体+残留奥氏体复相组织,试样的冲击韧性明显提高,其中等温淬火120 min时达到247.75 J/cm2。     

热处理对含Mo轴承钢组织和性能的影响

研究了含Mo轴承钢的相变规律及热处理制度对其组织和性能的影响,运用SEM和XRD表征了其显微组织,绘制了动态CCT曲线,测试了其硬度、力学性能和耐磨损性能。结果表明,由于钢中含有Mo,推迟了珠光体组织转变,当冷速≥4 ℃/s时冷却过程只发生马氏体相变;淬火+低温回火后,钢的抗拉强度和维氏硬度分别为1850 MPa和785 HV;而经贝氏体等温淬火后钢的抗拉强度和硬度分别达到2160 MPa和735 HV。淬火+低温回火后残留奥氏体的体积分数约为12.68%,而贝氏体等温淬火后约为3.88%。残留奥氏体含量的降低,有助于提高轴承钢的尺寸稳定性。     

高碳高硅纳米贝氏体钢回火后的组织与力学性能

高碳高硅钢经300和340℃等温淬火后获得了纳米贝氏体组织,采用扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪和拉伸及冲击试验等研究了其经200～600℃回火处理后的显微组织和力学性能.结果 表明,在相同回火条件下,与340℃等温淬火试样相比,300℃等温淬火试样的强度、硬度和冲击韧性较高,塑性较低.纳米贝氏体组织在300℃以下具有良好的回火稳定性,450℃回火时薄膜状残留奥氏体开始分解,贝氏体铁素体板条开始合并粗化.低于450℃回火,试验钢的抗拉强度和屈服强度略有增高,伸长率和硬度变化不大.500℃回火,强度开始明显降低,塑性和冲击韧性最低,硬度升到最高而出现二次硬化.300℃回火后试验钢的冲击韧性最高,两种等温淬火试样均在300℃回火时得到最佳的综合力学性能.     

淬火温度对20CrNi2Mo钢拉伸性能的影响

通过SEM、室温拉伸试验分析了20CrNi2Mo钢经900~1200℃淬火+200 ℃回火后的显微组织及力学性能。结果表明：随淬火温度的升高,20CrNi2Mo钢原奥氏体晶粒尺寸增加,强度和硬度降低,塑性有所增加。不同淬火温度下,马氏体板条间均会形成一层很薄的残留奥氏体薄膜,而且随淬火温度的提高,薄膜的分岔和弥散分布特征更加明显。拉伸断裂方式为韧性断裂,且放射区韧窝尺寸随淬火温度升高而增大。     

淬火温度对20CrNi2Mo钢力学性能的影响

通过SEM、室温拉伸试验分析了20CrNi2Mo钢经900~1200℃淬火+200℃回火后的显微组织及力学性能。结果表明:随淬火温度的升高,20CrNi2Mo钢原奥氏体晶粒尺寸增加,强度和硬度降低,塑性有所增加。不同淬火温度下,马氏体板条间均会形成一层很薄的残留奥氏体薄膜,而且随淬火温度的提高,薄膜的分岔和弥散分布特征更加明显。拉伸断裂方式为韧性断裂,且放射区韧窝尺寸随淬火温度升高而增大。     

热处理工艺对5Cr5Mo2V钢组织与性能的影响

利用洛氏硬度计及场发射扫描电镜等研究了奥氏体化温度和回火温度对热锻模具用钢5Cr5Mo2V组织和性能的影响。结果表明:试验钢经过不同温度的淬火和回火处理后,组织均为回火马氏体+残留奥氏体+碳化物。当5Cr5Mo2V钢在920~1030 ℃淬火时,随淬火温度升高硬度值增加并于1030 ℃达到最大值62.53 HRC,之后硬度值趋于稳定,且在1030 ℃淬火时晶粒较为细小,超过1030 ℃淬火晶粒开始粗化;试验钢在480~550 ℃回火时,硬度值随回火温度升高逐渐增加,并于550 ℃出现二次硬化峰值,但在此温度下试验钢的冲击性能为最低,此后随回火温度升高冲击性能逐渐增加,当回火温度为600 ℃时,试验钢在维持较高硬度(49 HRC)的同时,冲击吸收能量可达21 J,故5Cr5Mo2V钢的最佳热处理工艺为:1030 ℃淬火30 min后油冷,随后在600 ℃回火(2 h)2次空冷。     

模具钢无碳化物贝氏体的相变行为及其对磨损性能的影响

研究了H13模具钢的常规马氏体(油淬火+580℃回火)和无碳化物贝氏体(300℃等温处理)的相变行为，以及显微组织对其冲击磨损性能的影响。结果表明：试验钢经贝氏体等温后形成了由板条状贝氏体铁素体和残留奥氏体组成的无碳化物贝氏体组织；贝氏体铁素体+残留奥氏体组织的冲击磨损性能在磨损后期(1.5和2.0 h)优于马氏体组织。这是由于马氏体组织容易产生微裂纹，产生大量犁削，从而导致耐磨性能降低，而无碳化物贝氏体组织在冲击磨损过程中使表层发生剧烈的塑性变形，诱导微观组织中的残留奥氏体转变成α相铁素体，能够阻止试验钢基体在冲击磨损过程中产生切削，从而提高其耐磨性。     

轴承用8Cr4Mo4V钢真空气淬及等温盐浴淬火后的性能对比分析

通过显微组织观察及性能测定,对轴承用8Cr4Mo4V钢真空气淬及等温盐浴淬火处理后的性能进行了对比分析。结果表明,8Cr4Mo4V钢真空气淬后得到马氏体组织,等温盐浴淬火后得到马氏体+贝氏体混合组织。真空气淬后钢的晶界有碳化物析出,腐蚀后晶界特征明显,而等温盐浴淬火后晶界碳化物析出量少,钢的晶界特征不明显。再经回火处理后,钢中析出大量碳化物,与真空气淬相比,等温盐浴淬火钢中析出的碳化物在尺寸和数量上都更大。钢的硬度和耐磨性测试表明,等温盐浴淬火钢的硬度为61.78 HRC,而真空气淬钢的硬度为60.28 HRC,硬度提高了1.5 HRC,等温盐浴淬火钢的摩擦磨损性能比真空气淬钢高。与真空气淬相比,等温盐浴淬火处理后钢的力学性能提升,室温拉伸强度提高了164 MPa,高温拉伸强度提高了50 MPa,冲击吸收能量提高了46.9%,旋转弯曲疲劳强度极限由860 MPa提高至1050 MPa,提高了22%。     

回火温度对新型建筑钢板组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验机等手段,研究了回火温度对等温淬火态新型建筑钢板微观组织和力学性能的影响。结果表明,等温淬火态试样由针状下贝氏体和残留奥氏体组成,235～435℃回火处理后,基体组织中的残留奥氏体含量随着回火温度的升高而不断减少,下贝氏体的板条界面随着回火温度升高而逐渐模糊。经过235～435℃回火保温1 h的热处理后,试验钢的抗拉强度和规定塑性延伸强度都有不同程度减小,而断后伸长率却明显提高,强塑积呈现随着回火温度升高而先增大后减小的特征,在回火温度为285℃取得最大值(34 017 MPa·%)。回火态试验钢的室温冲击吸收能量都高于等温淬火态试样,且回火温度低于385℃时具有较好的冲击性能,冲击断口形貌与冲击性能测试结果相吻合。     

回火温度对22SiMnCrNi2Mo钢组织与力学性能的影响

通过显微组织观察、拉伸和冲击试验、硬度测试、残留奥氏体测定和冲击断口形貌分析等,研究了回火温度对22SiMnCrNi2Mo钢组织与性能的影响。结果表明,300 ℃以下回火时,组织为回火马氏体＋贝氏体＋残留奥氏体;400~500 ℃回火时,组织为回火屈氏体;600 ℃时,组织为回火索氏体。随回火温度升高,强度、硬度呈下降趋势,残留奥氏体含量逐渐减少;冲击性能先下降后升高,在400~500 ℃出现回火脆性,600 ℃时冲击吸收能量达到最大。综合比较,200 ℃时强度、硬度和塑韧性配合较好。     

等温淬火温度对CADI组织及性能的影响

针对含一定碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI),研究了等温淬火温度对贝氏体相形貌、残余奥氏体量、力学性能及耐磨性能的影响,分析了冲击断裂机理。结果表明,对于铸态组织为75%珠光体+铁素体+10%碳化物试样,经920℃×1.5 h奥氏体化后,在240℃、280℃及320℃进行等温淬火处理2 h,随着等淬温度的提高,贝氏体的形貌由针状变粗至羽毛状,残余奥氏体量增加,硬度减低,冲击韧度提高,相对耐磨性降低。最佳等温淬火温度为280℃,此热处理工艺后组织为贝氏体+22.33%残余奥氏体+10%碳化物,硬度HRC 50.9,冲击韧度32.72 J/cm2,断口呈混合断裂特征,相对耐磨性比320℃时增加11%。     

3种模具钢组织与性能的对比研究

采用金相显微镜、洛氏硬度计、冲击试验机与扫描电镜(SEM)对淬火+回火热处理后的SKD11钢、GD钢和LD钢的组织、硬度、冲击韧性及断口形貌进行了测试和分析。研究结果表明:3种钢经淬火+回火后的组织均由针状马氏体+碳化物+少量残余奥氏体构成,但马氏体和碳化物的形态有明显不同;淬火+回火后SKD11钢的硬度值为55.6 HRC,冲击能量约为63 J,GD钢的硬度值为58.6 HRC,冲击能量约为31 J,LD钢的硬度值为58.8 HRC,冲击能量约为75 J。3种模具钢断口宏观形貌均呈现出微量塑性变形的微晶瓷状特征,微观断口形貌为撕裂棱相连的小块解理面,3种钢的断裂机理均为准解理脆性破断。     

42CrMo钢的等温淬火和回火

通过在Ms点上下温度范围等温淬火处理和改变回火温度,研究了等温淬火温度、时间,回火温度对42CrMo钢显微组织、硬度和冲击韧度的影响。结果表明,42CrMo钢经260 ℃等温15 min可获得马氏体+(10%～15%)的下贝氏体,并具有最高的硬度和较高的冲击韧度。随着等温淬火温度提高和时间的延长,下贝氏体量逐渐增加,且硬度也逐渐降低,但冲击韧度则在等温45 min时达到最大值。42CrMo钢经等温淬火后,随着回火温度的增加,碳化物不断析出聚集,使得硬度逐渐降低,同时这也导致了42CrMo钢等温淬火后组织在360 ℃回火时存在显著的回火脆性,冲击韧度急剧下降。     

热处理工艺对高碳铬轴承钢组织和性能的影响

研究了不同热处理工艺(淬回火、贝氏体等温淬火、马氏体预淬火后贝氏体淬火和贝氏体变温淬火处理)对典型高碳铬轴承钢GCr15的组织以及硬度、抗拉强度、冲击功和耐磨性等力学性能的影响,对比分析了不同热处理工艺的微观组织和性能的关系;为了更好地分析下贝氏体短时处理和尺寸稳定性,采用膨胀法进行了试验研究;利用XRD分析,研究了不同热处理工艺后残留奥氏体的量。研究表明,与常规淬回火相比,得到贝氏体组织的处理过程可以得到组织和性能的最佳匹配;贝氏体处理后,试样综合性能优于淬回火处理且尺寸稳定性好;马氏体预淬火处理和贝氏体变温处理在提高钢综合性能的同时又能不同程度缩短贝氏体转变时间。     

9Cr2Mo冷轧辊用钢的激光淬火试验

采用硬度测试、显微组织和断口分析,对经激光淬火处理后的9Cr2Mo冷轧辊用钢进行了研究.结果表明,与常规淬火相比,9Cr2Mo钢激光淬火后硬度明显提高,但激光淬火搭接区出现硬度值陡降,其原因为搭接区的马氏体组织回火分解;常规淬火处理后的9Cr2Mo钢内有条、块状碳化物,断口为脆性解理断裂特征;而激光淬火后,条块状碳化物溶解或部分溶解,未完全溶解的碳化物细化成球形颗粒,其断口为浅韧窝+脆性准解理的断裂特征.     

热处理对复合铸造高铬高碳钢/碳钢耐磨材料微观组织及力学性能的影响

采用液-固复合的方法制备铸态复合耐磨试验钢,且分别进行等温淬火和淬火-回火处理,利用扫描电镜、硬度计及冲击性能测试研究了不同的热处理对高铬高碳钢/碳钢复合铸造耐磨钢组织和性能的影响。利用JMatPro软件对试验钢不同温度下平衡相种类与含量进行了计算。结果表明,铸态高铬高碳钢/碳钢复合材料耐磨层的微观组织由网状碳化物和粒状珠光体组成;基体层为由粗大的奥氏体在较快冷速下形成的魏氏组织。等温淬火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+奥氏体+铁素体的微观组织,基体层形成了块状铁素体与珠光体的微观组织;淬火-回火后试验钢耐磨层形成了网状碳化物+细粒状碳化物+马氏体的微观组织,基体层形成马氏体+上贝氏体的微观组织。经过等温淬火的试验钢耐磨层硬度为493 HBW,冲击吸收能量为2.6 J,基体层冲击吸收能量为79.2 J;经过淬火-回火的耐磨层硬度为629 HBW,冲击吸收能量为1.6 J,基体层的冲击吸收能量为20.0 J。考虑复合耐磨钢需要抵抗较高冲击载荷,880 ℃保温2 h空冷至320 ℃保温5.5 h的等温淬火为更优的热处理工艺。     

淬火冷速对H13模具钢组织及力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了不同淬火冷却速度对H13热作模具钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:当淬火冷却速度从12.6℃/min提高到40.7℃/min,经590℃回火6 h后,试验钢中的马氏体板条束宽度从340 nm减小至150 nm。此外,条带状及球状碳化物沿晶界的析出量显著减少;试验钢的室温冲击性能和硬度值均有一定的提高。试验钢以40.7℃/min淬火冷却+590℃回火6 h后在厚度方向的最低冲击吸收能量达到14.6 J;而试验钢以12.6℃/min淬火冷却+590℃回火后,晶界处合金元素偏聚严重,其中Cr、Mo和V元素含量分别高出基体约16%、23%和210%。     

热处理工艺参数对40CrNiMoV钢力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)观察、拉伸性能测试和冲击性能测试方法,研究了不同热处理工艺参数对40Cr Ni Mo V钢组织与力学性能的影响。试验结果表明:相同奥氏体化温度下,较低等温温度可获得针状贝氏体;奥氏体化时间延长,贝氏体组织形貌无明显变化,残留奥氏体量增加;随着等温温度的升高,钢的抗拉强度和冲击韧性先增大后减小。40Cr Ni Mo V钢经880℃奥氏体化60 min,340℃等温45 min热处理后,其抗拉强度为1064 MPa,冲击吸收能量达到82 J。     

三种热处理工艺对低合金耐磨钢组织和磨损性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜等研究了低合金耐磨钢经低温回火、循环热处理、一步配分热处理后的显微组织,采用磨粒磨损试验机测试其磨损质量.结果表明:试验钢经低温回火后的组织为板条马氏体加少量析出相;循环热处理的试验钢的马氏体板条消失,在原奥氏体晶界上和基体处均有碳化物析出相;淬火配分热处理的试验钢中的马氏体板条比较明显,并有少量的残留奥氏体.能谱成分分析可知,不同热处理工艺后试验钢中的微米尺寸的析出相主要是(Ti,Nb)C,球形与椭球形纳米尺寸析出相是(Ti,Nb,V,Mo)C.淬火加200℃低温回火处理的试验钢的硬度为46.5 HRC,循环热处理的试验钢的硬度最低,为31.48 HRC,淬火加一步配分热处理的试验钢的硬度为44.84 HRC.磨粒磨损实验结果表明,淬火加200℃低温回火处理后的试验钢的耐磨损性最佳,淬火加配分处理的试验钢的磨粒磨损性能与淬火加低温回火的试验钢相差不大,循环热处理的试验钢的磨粒磨损性能较差.     

5Cr2NiMoVSi钢摩擦环的真空热处理

观察和测试了5Cr2NiMoVSi钢摩擦环试样真空淬火和两次回火后的组织和硬度。结果表明,5Cr2NiMoVSi钢试样经真空热处理后,组织为回火马氏体+回火下贝氏体+少量残留奥氏体+共晶碳化物;显微组织较均匀,硬度52~54 HRC,满足技术要求。