Q-I—Q—T热处理新工艺下两种奥氏体化温度对60Si2CrVAT弹簧钢疲劳强度的影响

Q_IQ_T热处理新工艺下两种奥氏体化温度对60SI2CRVAT弹簧钢疲劳强度的影响高卫星等81QIQT热处理新工艺下两种奥氏体化温度对60SI2CRVAT弹簧钢疲劳强度的影响高卫星，梁益龙1贵州大学材料与冶金学院，贵阳550003；2贵州省材料结构与强度重点实验室，贵阳550003摘要研究了淬火一等温一再淬火一回火QIQT热处理新工艺下两种不同奥氏体化温度对60SI2CRVAT弹簧钢疲劳强度的影响，得到新工艺显微组织为马氏体贝氏体及少量薄膜状残余奥氏体的复相组织。结果表明低温奥氏体化状态较高温状态，马氏体、残余奥氏体的量减少，贝氏体的量增加。由于高温奥氏体化状态晶粒粗化，晶界处淬火应力集中，疲劳裂纹主要在晶界界隅处萌生；低温奥氏体化状态晶粒细化，疲劳裂纹主要由内部夹杂物引起。低温奥氏体化状态疲劳强度高于高温奥氏体化状态。关键词奥氏体化温度疲劳强度复相组织热处理新工艺中图分类号TG1文献标识码AEFFECTOFAUSTENITIZINGTEMPERATUREONASPRINGSTEEL60SI2CRVATFATIGUESTRENGTHWITHTHEQITNEWHEATTREATMENTGAOWEIXING，LIANGYILONG，1SCHOOLOFMATERIALSANDMETALLURGY，GUIZHOUUNIVERSITY，GUIYANG550003；2THEKEYLABORATORYFORMECHANICALBEHAVIORANDMICROSTRUETUREOFMATERIALS，GUIZHOUPROVINCE，GUIYANG550O03ABSTRACTEFFECTOFTWOAUSTENITIZINGTEMPERATUREONFATIGUESTRENGTHOFASPRINGSTEEL60SI2CRVATINTHEQUENCHINGISOTHERMALQUENCHINGTEMPERQIOTHEATTREATMENTPROCESSWASSTUDIEDMARTENSITEBAINITEANDASMALLAMOUNTOFFILMLIKERETAINEDAUSTENITECOMPLEXPHASEWEREOBTAINEDAFTERTHENEWHEATTREATMENTTIHERESULTSSHO,WEDTHATTHEMARTENSITEANDRETAINEDAUSTENITEDECREASEDWHILEBAINITEINCREASEDINTHELOWTEMPERATUREAUSTENITIZINGSTATECOMPAREDTOHIGHTEMPERATURE,FATIGUECRACKSWEREMAINLYEMERGEDATGRAINBOUNDARIESDUETOQUENCHINGSTRESSCOLTCENTRATIONATTHECOARSENEDGRAINBOUNDARIESOFHIGHTEMPERATURE，WHILEFATIGUECRACKSINITIATEDATTHEINTERNALINCLUSIONSOFFINEGRAIN,HOWEVERINTHELOWTEMPERATURE，THEORGANIZATIONWASSMALLERANDTHEFATIGUECRACKSWEREMAINLYCAUSEDBYTHEINTERNALINCLUSIONSBESIDES，THEFATIGUESTRENGTHINLOWTEMPERATUREAUSTENITIZINGSTATEWASHIGHERTHANHIGHTEMPERATUREAUSTENITIZINGSTATEKEYWORDSAUSTENITETEMPERATURE，FATIGUESTRENGTH，COMPLEXPHASESTRUCTURE，NEWHEATTREATMENT疲劳破坏是弹簧的主要失效形式，对于弹簧钢这种超高强度钢，夹杂物对其疲劳寿命影响也较大。此外，热处理工艺通过改变原奥氏体晶粒尺寸、显微组织结构对疲劳性能也有重要影响。60SI2CRVAT弹簧钢传统制备工艺为淬火中温回火，该工艺制备的弹簧韧性较差，使用过程中易发生早期断裂现象。为满足机车弹簧强韧性要求，梁益龙教授等根据SPEER等I】提出的淬火一碳分配热处理工艺，在前期淬火一等温一回火QIT热处理工艺3的基础上，提出了QI_T淬火一等温一再淬火一回火热处理新工艺，通过新工艺获得马氏体贝氏体MB及部分薄膜状残留奥氏体A复相组织来提高弹簧钢的强韧性4。本实验通过改变Q_IQT工艺中奥氏体化温度，得到不同尺寸和数量的MBA复相组织，并重点探索了这种新工艺中奥氏体化温度对疲劳强度的影响。1实验实验材料选用工业用60SI2CRVAT弹簧钢024MM棒材，其主要化学成分见表1质量分数，。将0924MM棒材粗加工成拉伸试样和拉压疲劳试样毛坯，再将毛坯进行热处理。热处理工艺见表2。依据热处理条件将试样分成A、B两组。热处理后的毛坯试样精加工成标准拉伸试样一5MM，一10。和标准漏斗式疲劳试样图1，精加工的疲劳试样再进行抛光处理。拉伸试验在INSTRON8501电液伺服试验机上进行。疲劳强度测试在QBG100型微机控制高频疲劳试验机上进行，试验频率为160HZ左右，载荷应力比R一一1，试验温度为室温。国家科技支撑计划2007BAE11B03；贵阳市重大专项2009筑科1合同字第143号高卫星男，1986年生，硕士生，主要从事材料强度与疲劳的研究EMAILWXGAO2008163,CORN梁益龙通讯作者，男，1955年生，教授，主要从事高性能金属材料的研究和开发EMAILLIANGYILONG126CORN84材料导报B研究篇2013年4月下第27卷第4期25奥氏体化温度对高周疲劳性能的影响上述结果表明，高温奥氏体化试样由于晶粒比较粗大，在淬火过程中形成的组织应力和热应力在晶界产生应力集中，疲劳裂纹源主要在晶界界隅处萌生。低温试样晶粒细小，晶界处淬火应力较小，疲劳源主要由内部夹杂物起裂，疲劳强度增加。3结论1QIQT热处理新工艺获得马氏体、贝氏体及少量薄膜状残余奥氏体。2低温奥氏体化状态疲劳强度高于高温奥氏体化状态。3高温奥氏体化试样疲劳裂纹源主要在三又晶界界隅处，低温试样疲劳源主要是由内部夹杂物引起的起裂。参考文献1DECOOMANBC，SPEERJGQUENCHANDPARTITIONINGSTEELAFLEWAHSSCONCEPTFORAUTOMOTIVEANTIINTRUSIONAPPLICATIONSLJSTEELRESINT，2006，779106342EDMONDSDV，HEK，MILLERMK，ETA1INMICROSTRUCTURALFEATURESOFQUENCHINGANDPARTITIONINGANEWMARTENSITICSTEELHEATTREATMENTJMATERSCIFORUM，2007，539543489、SS、SS上接第80页SF和PEG进行的“搭桥”反应成功，确认了目的化合物。以最大转化率为目标对接枝反应进行三因素三水平正交实验，确定温度为80、时间为3H、SF与PEG配比物质的量比为110是最优工艺组合，且温度与反应物粘度对反应的转化率影响较大。参考文献1ZHULIANGJUN，YAOJUMING，LIYOULUSILKPROTEINFUNCTIONALBIOLOGICALMATERIALSEJCHINASERICULTURE，1996426朱良均，姚菊明，李幼禄蚕丝蛋白功能性生物材料_J中国蚕业，19964262GUJINWEI，YANGXINLIN，ZHUHESUNPROGRESSINRESEARCHONSILKFIBROINASAKINDOFBIOMATERIALSJMATERREV，2001，151146顾晋伟，杨新林，朱鹤孙丝素蛋白作为生物材料的研究进展J材料导报，2001，1511463CHENFANGFANG，MINSIJIA，ZHULIANGJUNDEVELOPMENTOFTHEMODIFICATIONFORSILKFIBROINMATERIALJJSILK，2005538陈芳芳，阂思佳，朱良均丝素蛋白材料改性的研究进展J丝绸，20055384LUSHENZHOU，LIMINGZHONG，LIUYANG，ETA1MODIFICATIONOF3IIANGYILONG，YANGGANG，ETA1EFFECTOFQUENCHINGISOTHERMALTEMPERINGPROCESSONMICROSTRUCTUREOFSPRINGSTEEL60SI2CRVAIJ1IRONSTEEL，2010，451168梁益龙，杨刚，等淬火一等温一回火QIT对60SI2CRVA弹簧钢显微组织的影响J钢铁，2010，4511684HUIWEIIUN，DONGHAN，GAOHUIJURESEARCHANDDEVELOPMENTOFHIGHSTRENGTHSTEELUSEDFORCARSUSPENSIONCOILSPRINGL_JIRONSTEEL，2002，371043惠卫军，董瀚，高惠菊轿车螺旋悬挂弹簧用钢的研究开发IJ钢铁，2002，3710435WONJN，CHONGSI，DEOKYBEFFECTOFALLOYADDITIONSANDTEMPERINGTEMPERATUREONTHESAGRESISTANCEOFSICRSPRINGSTEELSJMATERSCIENG，2000，289186IIUDONGYU，FANGHONGSHENG，ETA1STRENGTHANDTOUGHNESSOFACARBIDEFREEBAINITEMARTENSITESTEELJCHINJMECHENG，2003，39827刘东雨，方鸿生，等无碳化物贝氏体马氏体复相钢的强韧性IJ机械工程学报，2003，398277MURAKAMIY，NOMOTOT，UEDATTFACTORSINFLUENCINGTHEMECHANISNOFSUPERLONGFATIGNEFAILUREINSTEELSJFATIGUEFRACTENGMATERSTRUCT，1999，221581责任编辑余波SILKFIBROINMEMBRANEBYPOLYETHYLENEGLYCOLDIGLYCIDYLETHERLJPOLYMMATERSCIENG，2003，191104卢神州，李明忠，刘洋，等聚乙二醇缩水甘油醚对丝素蛋白膜的改性J高分子材料科学与工程，2003，1911045LIUYUQING，YUWEIDONG，SUNDONGHAOSTUDYONPHYSICALPROPERTIESOFPOLYETHYLENEGLYCO1一SILKFIBROINPOLYBLENDMEMBRANESJJDONGHUAUNIVERSITYNATURALSCIENCEEDITION，2003，296100刘宇清，于伟东，孙东豪聚乙二醇一丝素共混膜物理性能的研究J东华大学学报自然科学版，2003，2961006CHENZHONGMIN，HAOXUEFEI，WUDAYANG，ETA1PREPARATIONOFSILKFIBROINPEPTIDENANOSCALEPARTICLESANDITSANTIBACTERIALACTIVITYJJTEXTILERESEARCH，2008，2