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高速列車用彈簧鋼51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA化學成分
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-11-29
近年來隨著鐵路運行的不斷提速，動車組的時速已達350km，特別是貨車向高速、重載方向的發展，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車車輛的重要部件，能夠緩和沖擊，使車輛運行平穩，對保障貨車的安全運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韌性的唯一方法便是晶粒細化。彈簧鋼在生產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律非常必要。
試驗材料選用高速列車用4種彈簧鋼51CrV4、52CrMoV4、60Si2CrVA、60Si2MnA。4種試驗用鋼的原始顯微組織均為細小的回火屈氏體，具體化學成分見表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種彈簧鋼的化學成分（質量分數%）?????????????????????
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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
|
Mo
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S
|
P
|
O
|
Al
|
N
|
Fe
|
|
51CrV4
|
0.53
|
0.23
|
0.93
|
1.04
|
0.100
|
0.016
|
0.009
|
0.006
|
0.0014
|
0.024
|
0.0094
|
余
|
|
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，在光學顯微鏡下觀察組織形貌，根據GB/T6394采用單圓節點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組織結構。試驗結果表明：
（1）在800～1100℃溫度范圍內，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，化學成分的不同導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，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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