發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 22:43

【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)對(duì)大直徑棒材的質(zhì)量和性能要求日益提高。GCr15作為一種典型的高鉻軸承鋼,在許多工程領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在棒材生產(chǎn)過(guò)程中,穿水冷卻工藝是一種常用的、有效的提高和改善棒材的組織和性能的控制冷卻手段。隨著棒材直徑的增加,穿水冷卻過(guò)程的散熱條件發(fā)生變化,使大棒材斷面溫度均勻性變差,在一定的冷卻速率下還會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物等析出相,進(jìn)而導(dǎo)致斷面微觀組織和性能產(chǎn)生差異。本文以GCr15軸承鋼為研究對(duì)象,首先采用熱模擬實(shí)驗(yàn)研究了網(wǎng)狀碳化物開(kāi)始析出的溫度和冷卻速率的影響。在棒材水冷試驗(yàn)平臺(tái)上,采用熱電偶測(cè)溫的方式對(duì)直徑為90mm,120mm和150mm的三種規(guī)格GCr15大棒材穿水冷卻過(guò)程中棒材斷面的溫度進(jìn)行了測(cè)試,獲得了穿水冷卻過(guò)程大棒材斷面溫度分布規(guī)律。采用金相顯微鏡、掃描電鏡(配有EBSD探頭)、顯微硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)等微觀表征和性能測(cè)試手段研究穿水冷卻后大棒材斷面微觀組織演變規(guī)律,研究了直徑大小對(duì)GCr15棒材冷卻后組織和性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:GCr15鋼從1000℃開(kāi)始連續(xù)冷卻過(guò)程中,大量析出碳化物的溫度為850℃左右,700-850℃溫度區(qū)間內(nèi)當(dāng)冷卻速度為1℃/s、2℃/s、3℃/s時(shí)會(huì)有較多碳化物生成,網(wǎng)狀碳化物級(jí)別為2-4級(jí);冷速為5℃/s、8℃/s、10℃/s時(shí)幾乎無(wú)二次碳化物生成,網(wǎng)狀碳化物級(jí)別為0級(jí)。冷卻過(guò)程中,由于棒材內(nèi)部存在傳熱,表層溫度先降低后升高;R/2處和芯部溫度一直處于下降的狀態(tài),下降的速度先增大后減小。不同直徑棒材表層在700-850℃溫度區(qū)間內(nèi)冷卻速率較大,得到的組織為馬氏體;R/2處和芯部的冷速均小于2.4℃/s,有網(wǎng)狀碳化物以及珠光體生成;直徑越大,開(kāi)始產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物的位置離表面越近。EBSD結(jié)果表明大棒材表層組織無(wú)網(wǎng)狀碳化物,芯部網(wǎng)狀碳化物較R/2處嚴(yán)重,且二次碳化物沿晶界分布;棒材冷卻后表層組織晶粒度為8級(jí),芯部晶粒度為6級(jí)。經(jīng)過(guò)穿水冷卻后,棒材斷面的強(qiáng)度提高了150MPa左右,硬度提高50HV左右,沖擊韌性也有不同程度的提高,但棒材的芯部與表層的性能存在一定差異,均勻性變差。表層拉伸強(qiáng)度、硬度和沖擊韌性最高,其次是R/2處,芯部最低。
【圖文】：

圖 1.1 軸承鋼材料需要滿(mǎn)足的冶金性能以及工程性能Fig. 1.1 Metallurgical and engineering features required for bearing steels承鋼的誕生 1900 年初，前蘇聯(lián)科學(xué)家就研制出ⅢΧ15 高碳鉻軸承鋼[5]，由宜的鉻元素，ⅢΧ15 高碳鉻軸承鋼具有比較出色的抗疲勞性能

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法.1 實(shí)驗(yàn)材料以及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備.1.1 實(shí)驗(yàn)材料試驗(yàn)材料用鋼為 GCr15 鋼棒材，化學(xué)成分見(jiàn)表 2.1。共有三種直徑棒材，直別為 90mm、120mm 和 150mm，長(zhǎng)度均為 600mm。表 2.1 GCr15 鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）Table 2.1 Chemical compositions of GCr15 Steels (wt.%)C Si Mn Cr Mo Ni P S Cu1.05 0.18 0.35 1.50 ≤0.10 ≤0.30 ≤0.027 ≤0.025 ≤0.25原始態(tài) GCr15 鋼不同位置微觀組織如圖 2.1 所示。可見(jiàn)冷卻前大棒材表層分之一半徑處（后文中用 R/2 代替）、芯部的主要組織均為粒狀珠光體，并且含有網(wǎng)狀碳化物。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675021