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不同時(shí)間深冷處理對(duì)GCr15軸承鋼綜合力學(xué)性能的影響

發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時(shí)間：2016-02-17

對(duì)GCr15鋼經(jīng)不同深冷處理時(shí)間后的微觀組織、殘余奧氏體含量、力學(xué)性能及磨損性能的變化進(jìn)行了較為全面的研究，以期為生產(chǎn)實(shí)際提供參考。

?GCr15為過共析高碳鉻軸承鋼，隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)其綜合力學(xué)性能要求越來越高，現(xiàn)有許多與其相關(guān)的研究探討。通過雙細(xì)化工藝，將GCr15鋼的彎曲強(qiáng)度提升29.7%、沖擊韌性提升100%、耐磨性提升35%；對(duì)GCr15鋼進(jìn)行不同等溫淬火試驗(yàn)后得到馬氏體和下貝氏體的復(fù)相組織，沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度和撓度都有提升。研究表明，深冷處理后，材料的沖擊韌性有所下降。但對(duì)GCr15鋼經(jīng)深冷處理后性能的全面影響研究還較少。因此，研究人員對(duì)GCr15鋼經(jīng)不同深冷處理時(shí)間后的微觀組織、殘余奧氏體含量、力學(xué)性能及磨損性能的變化進(jìn)行了較為全面的研究，以期為生產(chǎn)實(shí)際提供參考。

試驗(yàn)用GCr15鋼的主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）見表1：

表1??GCr15鋼的化學(xué)成分（ω，%）

元素	C	Cr	Si	Mn	P	S	Fe
含量	0.960	1.420	0.280	0.350	≤0.027	≤0.020	余量

先對(duì)原材料進(jìn)行等溫球化退火預(yù)處理：790℃×5h后爐冷至300℃以下出爐空冷。再對(duì)加工后的試樣進(jìn)行淬火處理：820℃×20min，油冷。淬火后的試樣隨機(jī)分為4批，其中1批直接低溫回火處理，另外3批在淬火冷卻后10min內(nèi)浸入液氮中，浸泡1～6h后取出，待升溫至室溫后進(jìn)行低溫回火處理。低溫回火工藝均為160℃×1.5h。

用OLYMPUS?PGM3型光學(xué)金相顯微鏡觀察分析微觀組織形貌。在HRD-150洛氏硬度計(jì)上測(cè)量試樣硬度。利用JBN-300B型擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行200N、120°的沖擊試驗(yàn)，測(cè)定不同處理?xiàng)l件下的沖擊功Aku。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著深冷時(shí)間的延長，硬度呈緩慢上升趨勢(shì)，深冷6h與未作深冷處理的試樣相比，硬度升高1.6HRC，沖擊功下降0.5J。這是由于經(jīng)過深冷處理后，GCr15鋼組織中的殘余奧氏體明顯減少，馬氏體組織含量增多，其晶格畸變程度降低，晶格常數(shù)變小，馬氏體組織平均降低，并且伴隨有較多的均勻細(xì)小的硬質(zhì)碳化物顆粒在馬氏體基體上彌散析出，產(chǎn)生析出強(qiáng)化效應(yīng)，提高了鋼的硬度。殘余奧氏體組織向馬氏體轉(zhuǎn)變，降低了對(duì)沖擊功的吸收。

深冷處理后試樣耐磨性能明顯提高，且隨深冷處理時(shí)間延長而逐漸增高。試驗(yàn)中，GCr15鋼強(qiáng)化方式有相變強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。深冷處理時(shí)，殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體基體中過飽和C原子二次析出，即相變強(qiáng)化和析出強(qiáng)化共同作用，提高了鋼的硬度和耐磨性能。同時(shí)，經(jīng)深冷處理后的試樣與未經(jīng)深冷處理的相比，碳化物體積分?jǐn)?shù)明顯增加及大量細(xì)小碳化物析出，同樣可提高鋼的耐磨性。

綜上所述：

（1）深冷處理可提高GCr15鋼的硬度，但沖擊韌性小幅下降；

（2）深冷處理過程中GCr15鋼中的殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體，深冷處理6h后殘余奧氏體含量大幅下降；

（3）經(jīng)深冷處理后，GCr15鋼的耐磨性能明顯提高。

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