制備工藝對高氮軸承鋼強(qiáng)韌性的影響
時(shí)間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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高氮馬氏體不銹鋼軸承鋼因具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，優(yōu)異的耐腐蝕性和疲勞性能以及具有一定的韌性，在工程上廣泛應(yīng)用，但制造大尺寸規(guī)格棒料時(shí)發(fā)現(xiàn)其沖擊韌性較差，在保證強(qiáng)度的前提下提升鋼的沖擊韌性是目前首先要解決的問題。為此，有研究人員采用在非真空感應(yīng)爐+電渣重熔雙聯(lián)工藝冶煉的基礎(chǔ)上連續(xù)定向重熔和改善鋼的熱加工工藝，研究高氮馬氏體不銹鋼軸承鋼的碳化物演變及力學(xué)性能，表征碳化物在不同制備工藝下的分布情況，得出各制備工藝下鋼的強(qiáng)韌性能變化的原因。
試驗(yàn)鋼為40Cr15Mo2VN高氮馬氏體不銹軸承鋼，其主要化學(xué)成分見表1，試驗(yàn)鋼經(jīng)過以下3種工藝獲得，分別是：（1）采用非真空感應(yīng)爐+電渣重熔雙聯(lián)工藝冶煉，電渣重熔后的鋼錠在1100℃進(jìn)行鍛造開坯，終鍛溫度約為900℃，鍛壓成Φ200mm的棒料，隨后緩慢冷卻至室溫；（2）經(jīng)鍛壓后的Φ200mm棒料再進(jìn)行均勻化熱鍛變形處理，鍛造成Φ160mm棒料；（3）將經(jīng)過雙聯(lián)工藝的Φ200mm的棒料電渣重熔連續(xù)定向凝固為Φ160mm的棒料，再進(jìn)行3次重復(fù)鐓拔均勻化鍛造，最終改鍛為Φ160mm的棒料。
表1 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
C
Cr
Si
Mo
Mn
V
N
0.30～0.45
13.0～17.0
0.5～0.8
1.5～2.0
0.5～0.8
0.8～1.4
0.15～0.25
對試驗(yàn)鋼在1050℃固溶30min油冷，在-73℃冷處理2h后，進(jìn)行回火，回火時(shí)間為2h，再做1次相同的-73℃冷處理2h和回火2h處理。隨后在室溫下進(jìn)行力學(xué)性能測試。淬火后取出1個(gè)試樣用來腐蝕原奧氏體晶界。
結(jié)果表明，經(jīng)鍛造成型處理后，試驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到2056MPa，屈服強(qiáng)度（Rp0.2）達(dá)到1734MPa，但沖擊功僅有2J；經(jīng)均勻化鍛造成型時(shí)沒有明顯的變化，但沖擊功較前者提高了100%；經(jīng)電渣重熔連續(xù)定向凝固+均勻化鍛造后鋼的強(qiáng)度較鍛造成型時(shí)沒有明顯的變化，硬度由57.8HRC升高至58.5HRC，沖擊功提高了200%。經(jīng)過對夾雜物、原奧氏體晶粒和碳化物等組織進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，這主要是由電渣重熔連續(xù)定向凝固提高了鋼的純凈度和均勻化鍛造使碳化物的分布更加彌散所致。
試驗(yàn)鋼為40Cr15Mo2VN高氮馬氏體不銹軸承鋼，其主要化學(xué)成分見表1，試驗(yàn)鋼經(jīng)過以下3種工藝獲得，分別是：（1）采用非真空感應(yīng)爐+電渣重熔雙聯(lián)工藝冶煉，電渣重熔后的鋼錠在1100℃進(jìn)行鍛造開坯，終鍛溫度約為900℃，鍛壓成Φ200mm的棒料，隨后緩慢冷卻至室溫；（2）經(jīng)鍛壓后的Φ200mm棒料再進(jìn)行均勻化熱鍛變形處理，鍛造成Φ160mm棒料；（3）將經(jīng)過雙聯(lián)工藝的Φ200mm的棒料電渣重熔連續(xù)定向凝固為Φ160mm的棒料，再進(jìn)行3次重復(fù)鐓拔均勻化鍛造，最終改鍛為Φ160mm的棒料。
表1 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
C
Cr
Si
Mo
Mn
V
N
0.30～0.45
13.0～17.0
0.5～0.8
1.5～2.0
0.5～0.8
0.8～1.4
0.15～0.25
對試驗(yàn)鋼在1050℃固溶30min油冷，在-73℃冷處理2h后，進(jìn)行回火，回火時(shí)間為2h，再做1次相同的-73℃冷處理2h和回火2h處理。隨后在室溫下進(jìn)行力學(xué)性能測試。淬火后取出1個(gè)試樣用來腐蝕原奧氏體晶界。
結(jié)果表明，經(jīng)鍛造成型處理后，試驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度達(dá)到2056MPa，屈服強(qiáng)度（Rp0.2）達(dá)到1734MPa，但沖擊功僅有2J；經(jīng)均勻化鍛造成型時(shí)沒有明顯的變化，但沖擊功較前者提高了100%；經(jīng)電渣重熔連續(xù)定向凝固+均勻化鍛造后鋼的強(qiáng)度較鍛造成型時(shí)沒有明顯的變化，硬度由57.8HRC升高至58.5HRC，沖擊功提高了200%。經(jīng)過對夾雜物、原奧氏體晶粒和碳化物等組織進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，這主要是由電渣重熔連續(xù)定向凝固提高了鋼的純凈度和均勻化鍛造使碳化物的分布更加彌散所致。