Investigations on Heat Treatment of a High-Speed Steel Roll

High-carbon high-speed steels (HSS) are very abrasion-resistant materials primarily due to their high hardness MC-type carbide and high hardness martensitic matrix. The effects of quenching and tempering treatment on the microstructure, mechanical properties, and abrasion resistance of centrifugal casting high-carbon HSS roll were studied. Different microstructures and mechanical properties were obtained after the quenching and tempering temperatures of HSS roll were changed. With air-cooling and sodium silicate solution cooling, when the austenitizing temperature reaches 1273 K, the metallic matrix all transforms into the martensite. Afterwards, the eutectic carbides dissolve into the metallic matrix and their continuous network distribution changes into the broken network. The second hardening temperature of high-carbon HSS roll is around 793 K. No significant changes in tensile strength and elongation percentage are observed unless the tempering temperature is beyond 753 K. The tensile strength increases obviously and the elongation percentage decreases slightly beyond 753 K. However, the tensile strength decreases and the elongation percentage increases when the tempering temperature exceeds 813 K. When the tempering temperature excels 773 K, the impact toughness has a slight decrease. Tempering at 793-813 K, high-carbon HSS roll presents excellent abrasion resistance.     

热处理工艺对12Cr钢组织与性能的影响

利用金相检测、室温拉伸、硬度和冲击检测等方法,研究了不同热处理工艺对12Cr钢组织及性能的影响。结果表明,淬火温度对12Cr钢热处理后的晶粒度影响显著,随淬火温度的升高,12Cr钢的晶粒逐渐长大,而其冲击性能明显改善,硬度也明显提高;随回火温度的上升,12Cr钢的强度逐渐降低。当淬火温度上升到1160 ℃时,晶粒度粗达3级;当回火温度超过700 ℃时,12Cr钢的短时持久性能明显恶化;在1100 ℃淬火,680 ℃回火时,获得均匀的板条状马氏体组织,短时持久性能最佳。     

淬火温度对G105钢组织和性能的影响

利用硬度计、拉伸试验机、冲击试验机和光学显微镜等手段,研究了G105钢分别在890、910和930 ℃保温150 min淬火,随后进行630 ℃保温180 min回火处理后组织和性能变化。结果表明:随着淬火温度的升高,G105钢淬火硬度越来越高;经回火处理后,淬火温度为890 ℃和910 ℃时,调质硬度无太大差异,分别为33.2 HRC和32.7 HRC,淬火温度为930 ℃的调质硬度相对提高约1.5 HRC。试验钢强度随着淬火温度的升高也呈现升高趋势,但冲击韧性呈先升高后下降的趋势,这主要是由于调质后存在粒状碳化物的析出现象,导致其冲击韧性显著下降,故认为当淬火温度选取910 ℃时,获得的G105钢综合力学性能较佳。     

“零保温”淬火工艺对40Cr钢组织与性能的影响

研究了不同温度“零保温”淬火工艺下,40Cr钢的显微组织与性能的变化规律。结果表明,在850~910 ℃下“零保温”淬火和550 ℃回火后,40Cr钢的硬度、抗拉强度和冲击吸收能量随温度的升高先增加后降低。890 ℃“零保温”淬火和550 ℃回火时,钢的硬度、抗拉强度和冲击吸收能量达到最高值,这些性能均优于同温度下保温淬火时试验钢的性能。40Cr钢“零保温”淬火性能的提高与其淬火后得到的细小板条状马氏体组织、奥氏体晶粒的细化和奥氏体中碳浓度分布不均匀有关。     

淬火温度对ZG25MnCrNiMo钢组织与性能的影响

通过光学显微镜(OM)、拉伸试验机、冲击试验机等研究了不同温度淬火对ZG25MnCrNiMo钢组织及性能的影响。结果表明:淬火态ZG25MnCrNiMo钢组织为板条马氏体。在840~930 ℃温度区间,随着淬火温度的升高,组织中板条马氏体逐渐变细,930 ℃淬火试验钢板条最为细小。ZG25MnCrNiMo钢经840~930 ℃淬火后,进行600 ℃回火,随着淬火温度的升高,试验钢抗拉强度先升高后降低,伸长率和低温冲击吸收能量先降低后升高。930 ℃淬火试验钢抗拉强度最大,为992 MPa。840 ℃淬火试验钢伸长率和－40 ℃低温冲击吸收能量最大,分别为17.1%和78 J。     

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...     

热处理工艺对10B38钢组织性能的影响

研究了热处理工艺对10B38钢微观组织、力学性能以及低温冲击韧性的影响。结果表明：随淬火温度的升高,淬火硬度呈先上升后降低的趋势,在870 ℃时,淬火硬度最大;随着回火温度的升高,马氏体晶界及晶面逐渐有碳化物析出,组织中碳化物由片状连续不均匀分布变为颗粒状弥散分布;抗拉强度与屈服强度都随回火温度的升高而下降,断面收缩率及断后伸长率随回火温度的升高而增加;在350～450 ℃温度区间,冲击功随回火温度升高稳定增加,回火温度在550 ℃以上时,冲击功急速升高,10B38钢经油淬后在550～650 ℃区间回火能够同时满足强度和冲击功的要求。     

Effects of heat treatment on properties of multi-element low alloy wear-resistant steel

The paper has studied the mechanical properties and heat treatment effects on multi-element low alloy wear-resistant steel (MLAWS) used as a material for the liner of rolling mill torii. The results show that when quenched at 900-920℃ and tempered at 350-370℃, the MLAWS has achieved hardness above 60 HRC, tensile strength greater than 1 600 MPa, impact toughness higher than 18J/cm2 and fracture toughness greater than 37 MPa·m1/2. When the quenching temperature is lower than 900℃, the hardness of the MLAWS increases with the temperature. When the quenching temperature is higher than 900℃, the hardness decreases with the increase of temperature. At a quenching temperature below 920℃, the effect of quenching temperature on the impact toughness is not obvious. In quenching at above 920℃, impact toughness decreases as the temperature increases. When the tempering temperature is exceeding 450℃, the hardness begins to decrease significantly. Tempering at 350℃ has produced the best wear resistance on the MLAWS.     

Q345/40Cr钢双金属环件的热处理工艺及组织性能

对热辗扩Q345钢/40Cr钢双金属环件进行860～950℃淬火和520～610℃回火处理,并对热处理后的组织和性能进行了观察、分析和测试。双金属环件在890℃淬火后,进行不同温度回火,测试其力学性能。结果表明,淬火后晶粒细化,随着淬火温度的升高,晶粒变大。40Cr钢硬度先下降后升高,Q345钢硬度稍微下降,结合层靠近40Cr钢一侧硬度先下降后升高,靠近Q345钢一侧硬度下降。在860℃淬火时,40Cr钢一侧合金元素未完全溶解,在890℃淬火效果最佳。随着回火温度的升高,双金属环件的抗拉强度和硬度下降;40Cr钢的伸长率提高,Q345钢和结合层的伸长率先升高后降低;双金属环件的冲击性能提高。结合层断口在Q345钢一侧。双金属环件在890℃淬火、550℃回火后综合性能最好,可以满足实际使用要求。     

淬火工艺对U75V重轨钢组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度计、冲击试验机、万能拉伸试验机研究了U75V重轨钢轧态及淬火冷速为3 ℃/s和5 ℃/s条件下的微观组织、力学性能及断口形貌。结果表明:随着淬火冷速的增加,U75V钢的晶粒逐渐细化,珠光体片层间距减小,其中,轧态U75V钢的晶粒和片层间距最大,而5 ℃/s淬火冷速的U75V钢晶粒和片层间距最小;随着淬火冷速的增加,U75V钢的冲击吸收能量、硬度等综合力学性能增加。其中,轧态U75V钢轨的冲击吸收能量、硬度及抗拉强度最小,而5 ℃/s淬火冷速的U75V钢冲击吸收能量、硬度最优且抗拉强度较好。     

26CrMo4钢的热处理工艺

通过Gleeble-1500热模拟试验机测量了26CrMo4钢的相变温度,然后对其进行910 ℃水淬和400~740 ℃回火处理,并用光学显微镜、拉伸试验、硬度试验和冲击试验研究了热轧态和淬火、回火后的显微组织和力学性能。结果表明:26CrMo4钢具有优良的淬透性,910 ℃水淬可得到原奥氏体晶粒细小均匀的马氏体组织。26CrMo4钢的强度和硬度随着回火温度的提高而降低,回火温度在400~600 ℃、600~640 ℃和640~730 ℃之间时,抗拉强度随回火温度升高而下降的速率分别为1.685、1.500和2.822 MPa/℃。26CrMo4钢的冲击性能随着回火温度的升高而提高,700 ℃回火时0 ℃冲击吸收能量达到227 J,但继续提高回火温度至730 ℃时0 ℃冲击吸收能量基本保持不变。26CrMo4钢640 ℃和700 ℃回火后均具有较好的低温冲击性能,-70 ℃冲击吸收能量仍分别可达81 J和110 J。     

淬火工艺对含Ni中锰钢组织和性能的影响

通过扫描电镜观察、拉伸及低温冲击试验,研究了不同淬火工艺对含1%(质量分数)Ni的中锰钢组织和性能的影响。结果表明,随着淬火温度升高,试验钢的屈服强度和抗拉强度先增大后减小,随后再逐渐增大,低温冲击吸收能量具有相同变化趋势;中锰钢的最优调质工艺为900 ℃淬火后于600 ℃回火,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别能达到560 MPa、640 MPa及21.8%,-50 ℃ 冲击吸收能量达到270 J,获得了良好的综合力学性能。调质态试验钢在不同淬火温度下均获得了铁素体和回火马氏体组织,随着淬火温度升高,马氏体比例增加,晶粒尺寸逐渐减小。     

回火温度对高强装甲钢组织与力学性能的影响

利用光学显微镜和透射电镜(TEM)研究了PRO500高强装甲钢经淬火、回火后显微组织与力学性能的演变规律。结果表明:870 ℃淬火组织为板条马氏体,随回火温度升高,马氏体逐渐完成分解,并伴随细小的碳化物颗粒析出、聚集长大,硬度总体呈逐渐下降趋势,600 ℃回火的硬度最低达到274 HV10;试验钢400 ℃回火可获得优良的综合力学性能,此时硬度为389 HV10,抗拉强度为1710 MPa,规定塑性延伸强度为1460 MPa,断后伸长率为11.0%。     

淬火温度对中合金马氏体耐磨铸钢组织和性能的影响

对自行设计的矿山球磨机衬板用中合金马氏体耐磨铸钢在900、950、1000、1050、1100 ℃淬火后回火,研究了淬火温度对试验钢组织和性能的影响。试验结果表明,经过淬火、回火处理后的试验钢显微组织由板条马氏体和残留奥氏体组成。当保持回火温度250 ℃不变,随着淬火温度的升高,马氏体组织先变细密后又变粗大,抗拉强度、冲击性能及残留奥氏体含量均呈现先增大后减小的趋势,在1050 ℃淬火取得最优综合力学性能:抗拉强度1623 MPa,冲击性能14.4 J,此时试验钢的强化机理为孪晶马氏体和高密度位错缠结。通过冲击磨损试验解释了试验钢在该工艺下的磨损行为与磨损机理。     

淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响

采用力学性能测试、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪和电子背散射衍射(EBSD)等分析方法,研究了淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响。结果表明,试验钢的抗拉强度随淬火温度的升高先逐渐升高,随后降低,并且在925 ℃达到峰值2112 MPa,规定塑性延伸强度则呈现随淬火温度的升高小幅降低的趋势,试验钢的断面收缩率和U型冲击性能均随淬火温度的升高缓慢升高,在950 ℃附近出现降低趋势;试验钢的原始奥氏体晶粒和马氏体块的尺寸都随着淬火温度的升高而长大,当淬火温度超过925 ℃时,原始奥氏体晶粒尺寸快速粗化,而马氏体块尺寸则全程长大缓慢;850~925 ℃范围内,基体中的残留奥氏体含量随着淬火温度的升高而显著降低;淬火温度低于900 ℃时,试验钢中存在球状富Mo型M₆C碳化物,淬火温度升高至900 ℃未观察到未溶相。     

合金元素及热处理对新型槽帮钢组织与性能的影响

通过Cr、Mo等合金化设计出新型槽帮铸钢,利用扫描电镜、拉伸、冲击试验机及布氏硬度计等研究了新型槽帮钢在不同热处理条件下的组织与性能变化。结果表明,添加Cr、Mo等合金元素提高了钢的淬透性和回火稳定性,细化组织并促进碳化物析出,热处理后钢的强度、硬度、塑性和韧性得到明显改善。ZG-1试验钢经900、920℃淬火、500℃回火时抗拉强度为999～1002 MPa,屈服强度931～933 MPa,断后伸长率15.0%～14.0%,室温硬度296～298 HBW,冲击吸收能量61.0～63.0 J;ZG-2试验钢920℃淬火、500～520℃回火时强韧性更优异,抗拉强度1039～1011 MPa,屈服强度981～947 MPa,断后伸长率15.0%～15.3%,室温硬度305～298 HBW,冲击吸收能量64.5～67.5 J,可以满足刮板输送机中部槽材料的性能要求。     

960 MPa级高强钢相变规律及热处理工艺探讨

借助DIL805A/D淬火变形膨胀仪,通过金相、透射电镜、室温拉伸、-40 ℃冲击测试等分析手段,研究了热处理工艺对960 MPa级高强钢组织与性能的影响。结果表明：在790～880 ℃温度范围内,试验钢随着淬火加热温度的提高,马氏体量逐渐增加,铁素体量逐渐减少,在850 ℃淬火,铁素体含量基本为零,组织最为均匀细小。随着回火温度从180 ℃提高到450 ℃,马氏体的板条逐渐分解,板条状的渗碳体开始聚集和球化。淬火加热温度高于850 ℃时,材料的屈服强度大于960 MPa;在450 ℃回火,材料具有更佳的冲击韧性。对本试验钢而言,采用850 ℃淬火+450 ℃回火,具有最佳的强韧性匹配。     

淬火温度对Cr5MoVNi钢组织和性能的影响

为了研究淬火温度对Cr5MoVNi钢组织和性能的影响,采用了1000、1050、1100、1150 ℃淬火、230 ℃回火的热处理工艺。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及压缩试验等方法研究了不同淬火温度下的微观组织和力学性能。研究发现,随着淬火温度升高,试验钢基体中的残留奥氏体明显增多,甚至转变为单一的残留奥氏体;试验钢的硬度单调降低;冲击吸收能量先升高后降低,在1100 ℃达到最大值20.1 J;压缩变形过程中,残留奥氏体发生TRIP效应,是压缩应变超过35%的原因所在。     

离心铸造高速钢轧辊裂纹控制技术研究

在分析了轧辊材质、铸型参数、浇注参数和冷却参数等对离心铸造高速钢轧辊裂纹影响的基础上,采用钾-稀土复合变质处理改善高速钢的组织和性能,降低热裂温度,使热裂力提高32.77%,达到158N,线收缩也略有减小.采用变速离心铸造技术、变流量浇注工艺,结合铸型的变速冷却技术,改善了轧辊温度场和应力场分布,有利于钢液的充填和凝固,有利于消除离心铸造高速钢轧辊裂纹.     

淬火温度对电弧微铸锻AerMet100钢组织与性能的影响

采用OM、XRD、SEM、TEM和力学性能试验方法,研究了在885～1150℃范围内不同淬火温度对电弧微铸锻增材制造AerMet100超高强度钢组织及力学性能的影响规律。结果表明,电弧微铸锻AerMet100钢原始态组织主要由板条马氏体和奥氏体组成,呈现出快速凝固的组织特征;随着淬火温度的升高,试验钢的凝固组织逐渐消失,当温度超过1050℃时基本上完全消除;断裂韧度随着淬火温度的升高表现出升高的趋势;抗拉强度和屈服强度随着淬火温度的升高没有明显变化;冲击吸收能量随着淬火温度的升高呈现先升高后下降的趋势,在淬火温度为1050℃时达到峰值。在试验温度范围内,1050℃左右淬火可获得优异的强韧性匹配,此时试验钢的断裂韧度为82.9 MPa·m^1/2,抗拉强度为2010 MPa,冲击吸收能量为50 J。