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高速列車用彈簧鋼51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA化學(xué)成分
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-11-29
近年來隨著鐵路運(yùn)行的不斷提速，動車組的時速已達(dá)350km，特別是貨車向高速、重載方向的發(fā)展，對車輛零部件的性能提出了更高的要求。其中彈簧裝置是鐵路機(jī)車車輛的重要部件，能夠緩和沖擊，使車輛運(yùn)行平穩(wěn)，對保障貨車的安全運(yùn)行起到極其重要的作用。因而高速列車用鋼彈簧同時要求有非常高的強(qiáng)度、剛度、疲勞極限以及一定的塑性和韌性。目前為止，同時提高鋼鐵材料強(qiáng)韌性的唯一方法便是晶粒細(xì)化。彈簧鋼在生產(chǎn)中熱處理的第一步是奧氏體化，合適的奧氏體化工藝制度是保證材料具有良好性能的前提。因此研究不同彈簧鋼的奧氏體化溫度對奧氏體晶粒尺寸的影響規(guī)律非常必要。
試驗(yàn)材料選用高速列車用4種彈簧鋼51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA。4種試驗(yàn)用鋼的原始顯微組織均為細(xì)小的回火屈氏體，具體化學(xué)成分見表1。從表1中可以看出，51CrV4和52CrMoV4屬于Cr-V系彈簧鋼，60Si2CrVA和60Si2MnA屬于Si-Mn系彈簧鋼，其中60Si2CrVA中含有一定的Cr和V。
表1??4種彈簧鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）?????????????????????
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牌號
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C
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Si
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Mn
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Cr
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V
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Mo
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S
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P
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O
|
Al
|
N
|
Fe
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51CrV4
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0.53
|
0.23
|
0.93
|
1.04
|
0.100
|
0.016
|
0.009
|
0.006
|
0.0014
|
0.024
|
0.0094
|
余
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|
52CrMoV4
|
0.51
|
0.27
|
1.08
|
1.12
|
0.080
|
0.240
|
0.007
|
0.011
|
0.0008
|
＜0.010
|
0.0073
|
余
|
|
60Si2MnA
|
0.60
|
1.90
|
0.79
|
0.23
|
＜0.002
|
-
|
0.005
|
0.005
|
0.0002
|
＜0.010
|
0.0033
|
余
|
|
60Si2CrVA
|
0.60
|
1.60
|
0.64
|
1.11
|
0.160
|
-
|
0.007
|
0.016
|
0.0008
|
＜0.010
|
0.0042
|
余
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?
在4種材料的棒料上切取11mm×11mm×10mm的金相試樣，在800～1100℃奧氏體保溫1h后油冷淬火。試樣經(jīng)研磨、拋光并用飽和苦味酸＋少量緩蝕劑腐蝕，顯示出原奧氏體晶界，在光學(xué)顯微鏡下觀察組織形貌，根據(jù)GB/T6394采用單圓節(jié)點(diǎn)法測定材料的原奧氏體晶粒平均尺寸。透射電鏡觀察試樣在熱處理后的試樣上切取。樣品首先機(jī)械研磨至30μm后，用10%高氯酸＋90%冰乙酸電解液在15℃雙噴減薄，電壓為28V。在Philips?TECNAI20透射電鏡上觀察材料的精細(xì)組織結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）在800～1100℃溫度范圍內(nèi)，51CrV4中的奧氏體晶粒長大趨勢最小，52CrMoV4和60Si2CrVA次之，60Si2MnA最大。4種彈簧鋼中的奧氏體晶粒均隨溫度的升高而長大，化學(xué)成分的不同導(dǎo)致它們長大趨勢不同。
（2）4種彈簧鋼中的奧氏體晶粒長大趨勢均出現(xiàn)2個階段，即緩慢長大階段和快速長大階段。奧氏體晶粒粗化溫度與第二相粒子固溶溫度有關(guān)，低于固溶溫度時未溶第二相粒子釘扎晶界阻礙其長大；高于固溶溫度時，第二相粒子溶解，使得未溶第二相粒子減少，不足以阻止晶粒長大，從而出現(xiàn)晶粒的快速增長階段。
（3）51CrV4中的AlN析出相具有較高的固溶溫度，是51CrV4具有最低晶粒長大傾向的根本原因。
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