新型中碳轴承钢贝氏体等温淬火工艺及回火稳定性研究

论文摘要

G55SiMoV钢是新型耐冲击的轧机轴承用钢,但采用常规马氏体淬火工艺处理后冲击韧性仍然难以满足需求,使用过程中时有早期断裂现象发生,影响其性能的充分发挥。本文开发了G55SiMoV钢的贝氏体等温淬火工艺,并通过工艺参数对组织和性能影响规律的研究,优化出了最佳的工艺制度和参数,使处理后的轴承零件获得良好的强韧性配合。研究了贝氏体等温淬火工艺对G55SiMoV钢组织和性能的影响,并与常规马氏体淬火以及预淬等温淬火工艺对G55SiMoV钢组织和性能的影响相比较。研究结果表明：随着奥氏体化温度的升高,晶粒变粗,马氏体和贝氏体板条尺寸增大,贝氏体数量增多,当淬火加热温度超过930℃时,组织明显粗化,硬度和冲击韧性均降低；随着等温淬火温度的升高,贝氏体针变长变宽,在300℃以上温度等温淬火时,贝氏体组织的形貌由针状转变为羽毛状,残余奥氏体含量增多,硬度降低,冲击韧性升高；随着等温时间的延长,贝氏体含量增加,残余奥氏体含量增加,硬度降低,冲击韧性升高。获得最佳力学性能的贝氏体等温淬火工艺为：奥氏体化温度不应高于930℃,等温淬火温度应低于300℃,等温时间至少为15min。G55SiMoV钢经此工艺处理后获得下贝氏体与马氏体的混合组织,且马氏体与贝氏体量的比例可控,使得G55SiMoV钢不仅具有硬度和冲击韧性的最佳配合,而且具有良好的综合性能,尤其是韧性和耐磨性能均有大幅提高。并且经验证试验证明,此工艺具有很好的稳定性和重现性。G55SiMoV钢经预淬等温淬火处理后也可获得下贝氏体与马氏体的复相组织,但预淬等温淬火工艺较复杂,预先形成的马氏体组织的量不易控制,致使组织和性能不稳定。常规马氏体淬火工艺虽简单,轴承经其处理后硬度和耐磨性能也都能满足要求,但最主要的缺点是韧性很差,在使用过程中容易造成断裂失效。因此,对新型轧机轴承用钢G55SiMoV而言,贝氏体等温淬火工艺最优。通过系列回火试验研究了G55SiMoV钢的回火稳定性。研究发现：经贝氏体等温淬火处理的G55SiMoV钢在低温回火时,组织未发生明显变化,硬度维持稳定,冲击韧性较高；当回火温度升高至300℃时,冲击韧性急剧下降,出现回火脆性；回火温度进一步升高时,硬度大幅降低。与马氏体淬火工艺相比,经贝氏体等温淬火处理的G55SiMoV钢具有更好的稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 轧机轴承
• 1.2.1 轧机轴承的发展趋势
• 1.2.2 轧机轴承服役条件
• 1.2.3 轧机轴承失效形式及原因
• 1.2.4 轧机轴承基本要求
• 1.3 轧机轴承用钢研究现状
• 1.3.1 改善高碳铬轴承钢的冲击韧性
• 1.3.2 渗碳轴承钢在轧机轴承中的应用
• 1.3.3 发展新型轧机轴承用钢
• 1.4 研究内容与目的
• 第二章 试验材料和研究方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 材料化学成分
• 2.1.2 材料制备过程
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 G55SiMoV钢的热力学参数
• 2.2.2 试验方案及参数的确定
• 2.2.3 组织观察与分析
• 2.2.4 性能检测
• 第三章 等温处理对55SiMoV钢组织与性能的影响
• 3.1 奥氏体化温度的影响
• 3.1.1 奥氏体化温度对晶粒度的影响
• 3.1.2 奥氏体化温度对等温淬火组织的影响
• 3.1.3 奥氏体化温度对性能的影响
• 3.2 等温淬火温度的影响
• 3.2.1 等温淬火温度对组织的影响
• 3.2.2 等温淬火温度对性能的影响
• 3.3 等温时间的影响
• 3.3.1 等温时间对组织的影响
• 3.3.2 等温时间对性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 热处理工艺对G55SiMoV钢组织与性能的影响
• 4.1 组织观察
• 4.1.1 金相组织
• 4.1.2 扫描组织
• 4.2 性能检测
• 4.2.1 硬度检测
• 4.2.2 耐磨性能检测
• 4.2.3 冲击韧性检测
• 4.2.4 断裂韧性检测
• 4.3 M和M/BL断口形貌观察与分析
• 4.3.1 M断口形貌
• 4.3.2 M/BL断口形貌
• 4.3.3 断裂机理对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 G55SiMoV钢回火稳定性研究
• 5.1 不同温度回火后组织观察
• 5.1.1 金相组织观察
• 5.1.2 扫描组织观察
• 5.2 不同温度回火后硬度检测
• 5.2.1 硬度检测
• 5.2.2 热处理工艺对回火稳定性的影响
• 5.3 不同温度回火后冲击韧性检测
• 5.3.1 冲击韧性检测
• 5.3.2 冲击断口形貌观察
• 5.3.3 贝氏体含量与贝氏体回火脆性的关系
• 5.3.4 贝氏体回火脆性的原因
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表