回火温度对冶金锯片用钢65Mn组织及性能的影响VIP

第4期 2010年4月 机械设计与制造 23 文章编号：10013997(2010)04012302 回火温度对冶金锯片用钢65少强 王春 梁国俐 郭继富。韩会杰 ( 唐山学院科研处，唐山063000)( 唐山冶金锯片有限公司，唐山063020) of on 5Mn uoji 63000，( o，63020，i 【摘 要】利用金相观察、力争生能测试等手段，在(360560)汜-14i 进行了连续回火处理。结果显示：随着回火温度的升高，合金由淬火马氏体逐渐转化为回火马氏体、回火j ：马氏体+回火索氏体及回火索氏体；试样的强度及硬度连续下降。在(400(2之间，发现了回火脆性，l 面收缩率和延伸率明显降低。 ； 关键词：冶金锯片；65火组织；力学性能 i ： 【l l 5Mn c。凡 60560)； ：or 凡of c。t 400420)，rel in ： aw 5l 中图分类号：2文献标识码：A 目前，国内冶金锯片用钢仍以淬火加回火的65要 是因为其综合力学为避免使用过程中意外失效的发生， 有必要对其回火过程中力学性能及显微组织的演化进行系统的分 析，以充分发挥其潜在的性能，为工业生产提供实验数据。基于此， 针对65通 过力学胜能测试和金相观察等手段，确定了其发生脆围，同时，给出了各个温度下的基本力学性能与显微组织。 1实验材料及方法 采用国内某专业锯片用钢板65化学成分为 ()：8，6，6，19，02，2。将钢板加 热到(850 860)之间保温1h，保证其完全奥氏体化，大约高于 右进行油淬，然后在空气炉中回火6h，回火温度分 别为360、380、400、420、450、480、510、540和 560。制成的拉伸试样尺寸为830252击试样尺寸为 5 10*55冲击)。每组试样选取三个，取其算术平均值。采用 4硝酸乙醇溶液对抛光后的试样进行侵蚀，在奥林巴斯正置金 相显微镜下观察分析其显微组织。 2实验结果与讨论 21原始钢板的组织及性能分析 未进行热处理前的65图 铁素体和分布在铁素体上的点状渗碳体组成，铁素体呈白色，渗 碳体为黑色。轧态钢板的力学性能三次测试结果平均值分别为： Oo=610=808击韧性22J，延伸率6=9，断面 收缩率 =24。通过以上观察、测试可知，轧态组织比较均匀，屈 强比在075左右。 图1 652不同回火温度下试样的组织演化 从图1可知，65渗碳体，经充分奥氏体化后其组织特征将不复存在。淬火组织及 淬火后经过6图2所示。其特点是： 油淬后显现的是典型的淬火马氏体，马氏体针状明显，由于取向 不同，有的针呈亮白色，局部依稀可见奥氏体晶界，如图2(a)所 示；在380回火后得到回火马氏体，如图2(b)所示，马氏体针细 小，图中显示有碳化物析出；回火温度达到460时，如图2(c)所 示，马氏体针的清晰度下降，显微组织为回火马氏体+回火索氏 体；当回火温度达到本实验的最高温度560时，如图2(d)所示 0090622山市科学技术研究与发展计划资助(08160201) 124 苑少强等：回火温度对冶金锯片用钢654期 基体主要是白色的块状组织上分布着黑色颗粒，这是典型的回火 索氏体，此时已经是高温回火阶段，相当于对试样进行了调质处 理。可见，从低温到高温的回火过程中，冶金锯片用钢65组织从典型的回火马氏体逐渐演变成回火索氏体，符合高碳马 氏体回火的一般规律口。 一 一 (c)460目+S (d)5602不同回火温度下试样的组织变化 23不同回火温度下试样的力学性能分析 回火过程中，回火时间和回火温度均影响材料的性能。一般 情况下，通过回火参数的控制，可以得到最佳的强韧配比。为此， 研究进行了从360间温度的回火实验，通过系列的 性能测试，得到65实际生产提供可 靠的技术参数。 回火温度同抗拉强度、屈服强度及冲击韧性之间的关系，如 图3所示。通过基本规律是： 65服强度和抗拉强度曲线呈均 匀下降趋势，两条曲线的纵向问距很小，说明屈强比很大，温度较 高回火时，屈强比减小。屈服强度从360到540时的950是在(400420)观察冲击韧性值可知：基本上随着回火温度的提高而上升，符合 回火的一般规律翻。但是，在(400,420)击脆性值仅为15J 左右，远低于380时的36时的35J，说明，在这个温度 发生了回火脆性，考虑到强度值的跳动，更说明了这一点。 6O 55 5O 45 40 35 30 25 2O 15 340360380400420440460480500520540560 T() 图3不同回火温度对强度、韧性的影响 回火温度对断面收缩率和延伸率的影响，如图4所示。随着 回火温度的上升，两个参数值都逐渐提高，虽然有些波动，但是不 大。只是在(400-420)面收缩率不到8左右、延伸率 不到4，同临近数据比较，数值下落，断面收缩率变化更加明显。 考虑到图3所反应的数据，和冲击韧性的指标是对应的，即韧性 下降，断面收缩率和延伸率下降。 36 24 ： 12 ： O 340 360 380400420440460480500520540 560 T() 图4回火温度对断面收缩率及延伸率的影响 硬度是材料强度微观的表现，往往可以间接的反应材料的强 度的变化。65如图5所 示。实测结果显示其三个测量点的硬度值均符合相应的误差范 围，可见，热处理过程温度场是非常均匀的。值得注意的是，硬度 下降平缓，在(400度值没有发生 明显变化，硬度随回火时间的变化几乎呈直线下降。 3403603804004204404604805() 图5硬度随回火温度的变化 2。4讨论 从实验的结果可知：回火的冲击韧性并不是随着回火温度的 升高而单调地增大，出现了回火脆性。一般情况下，钢在400出现的回火脆性为第一类回火脆性，在450脆性 。650042o)一现象 应该引起足够的重视。究其原因可能是：回火时合金元素会发生 沉淀析出，温度较高时，溶质原子的扩散速度增加，是加快析出的 因素，但同时过饱和度较低又是不利于析出的因素；温度较低时， 合金元素的过饱和度增加，析出驱动力增加，但同时扩散速度较 小又是不利于析出的因素。两方面综合的结果，导致在某一温度有一 个最快的析出速度。因此，极有可能是(442o)快析出温度，此时碳化物大量析出，导致强度上升，韧性下降。 工作中，值得注意的一个现象是，在回火脆发生的温度，虽然 强度明显上升，但硬度仍在随温度上升而降低。这是因为，测量硬 度所导致的范性变形与测量强度的拉伸变形并不相同。在硬度压 痕附近的范性变形极为复杂，一般导致多个滑移系同时开动，此 时由于升温所产生的基体组织软化会超过析出强化的贡献。而拉 伸变形一般只会导致少数滑移系同时启动，相对而言，可能受析 出强化的影响更大。 有关65深入的实验研究，才能澄清其形成的内在机制。应该注意的是： 在实际使用过程中，由于锯片一般厚度很薄，又要求锯片有较高 第4期 2010年4月 机械设计与制造 25 文章编号：10013997(2010)04012503 基于l： 杨峰范植坚赵刚刚 (西安工业大学机电工程学院，西安710032) of CM on Xii10032，【摘要】为了缩短阴极研制周期，按照无源导电媒质中的电场建立间隙电场的数学模型，按照气液i 两相流建,3据膛线电解加工工用4 ：多物理场耦合软件对加工间隙进行数值模拟，结合工艺试验的数据，分析加工间隙电场分布对实际加工l 果表明，当阴极工作齿向内收一定角度，有利于减小膛线槽壁倾角和槽底圆角，计算机模i 拟与工艺试验结果一致。 c ： 关键词：电解加工；炮管膛线；：0 6 【n to r in is to ：in to he is to i of CM on is to l ；on is in ：by h is l l m r e as of at i he in 中图分类号： 1引言 电解加工炮管膛线具有一次成型、加工效率高、表面质量好、 工具损耗小、无残余应力的优点_】1。电解加工过程受流场、电场分 布和电极过程的影响，形成不均匀的间隙分布，从而影响膛线的 成型精度12。膛线阴极的研制过程需要通过多次实验，对阴极工作 齿进行反复修正。为了缩短阴极研制周期，提高设计效率，按照无 源导电媒质中的电场建立了间隙电场的数学模型，按照气液两相 流建立流场的数学模型，根据膛线电解加工工艺参数设置边界条 件，利用4多物理场耦合软件对加工间隙 进行数值模拟，与工艺试验的结果进行对照。 2课题的提出 大口径炮管混合膛线由等齐段、渐速段、出口段3段组成，线 槽深，渐速段缠角变化范围大。按出口段设计的电解加工阴极工 作齿，在加工渐速段时，产生膛线侧壁过切，槽型不容易保证。需 要通过工艺试验对工艺参数和阴极进行优化。 实际工艺试验采用加工电压8、9、10、11、12V，阴极工作齿的 内收角6。、7。、8。、9。，由膛线进口至出口阴极的进给速度为(10 25)mm次加工后，对炮管进行切片，测量切片的形状和尺 寸，如图1所示。图中： 一工作齿的内收角； 膛线侧壁斜角；R 一底部圆角；，J膛线口部宽度。 (a)膛线槽型 (b)阴极工作齿形 图1膛线槽与阴极工作齿示意图 来稿日期：20090622装备部“十一五”装备预先研究重点资助项目(51318030401) 00 ：， ：00 的刚度和