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回火時間對高溫軸承鋼組織和性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-01-22
隨回火時間的延長，高溫軸承鋼的強度和硬度逐漸增加，而鋼的塑性和沖擊性能逐漸降低。
近年來，隨著國內外航空航天技術的飛速發展，軸承逐漸面臨著高溫、高轉速、高腐蝕性等苛刻工作環境的考驗，對軸承用材料各方面性能的要求也越來越高，尤其是要求軸承在特殊工作條件下必須擁有較高的強度和良好的韌性。具有良好強度和韌性匹配的軸承鋼，一般是通過優化合金元素和一系列熱處理制度處理后獲得超細馬氏體板條、沉淀析出相和殘余奧氏體來達到鋼強韌化的要求。
本項目所選的試驗材料為一種耐高溫軸承鋼，它是采用低碳馬氏體和二次硬化機理所設計的，具有較高的抗拉強度、斷裂韌性和耐腐蝕性能以及一定的耐熱性能。試驗主要研究回火時間對試驗鋼微觀組織和力學性能的影響規律，為選擇合適的熱處理工藝提供依據。
本試驗所用的高溫軸承鋼的主要化學成分（質量分數，%）為0.18C、16.0Cr、12.8Co、4.8Mo、2.4Ni，余量Fe。鋼錠經過真空感應熔煉（VIM）和真空自耗重熔（VAR）熔煉后進行鍛造，在1100℃下鍛造成Φ100mm的棒料，鍛造時保證終鍛溫度在900℃以上。沿棒料縱向切取試樣，將試驗鋼在1060℃下固溶1h，迅速放入機油中淬火至室溫后，裝入冷柜進行-82℃冷處理2h，隨后進行500℃高溫回火處理2h。回火完成后重復上述冷處理和高溫回火處理各1次，以穩定試驗鋼的組織性能。根據高溫軸承的使用要求，設計回火時間分別為2、5、10、20、50和100h。
室溫力學性能測試采用Φ5mm圓棒拉伸標準試樣，根據GB/T228.1-2010《金屬材料?拉伸試驗?第1部分：室溫試驗方法》標準在WDT-10電子拉伸試驗機上進行。室溫沖擊測試根據GB/T?229-2007《金屬材料?夏比擺錘沖擊試驗方法》在JBN-300B型沖擊試驗機上進行。采用TME公司的TH300型洛氏硬度計在載荷砝碼為150kg時進行硬度測試，試驗值誤差為±2HRC，每個試樣打4點，取4點的平均值作為有效硬度值。采用Olympus?GX51圖像分析儀進行顯微組織觀察。
????試驗結果表明：隨回火時間的延長，高溫軸承鋼的強度和硬度逐漸增加，而鋼的塑性和沖擊性能逐漸降低。回火時間的延長促進了試驗鋼中第二相的析出和長大，由于第二相的析出強化，使得鋼的強度和硬度提高。沖擊斷口韌窩中析出相的數量隨回火時間的延長逐漸增加，且尺寸有所增大，沖擊斷口中典型韌窩形貌逐漸減少，斷裂機制逐步由韌性撕裂向解離斷裂轉變。試驗鋼經500℃×100h長時間回火后有少量μ相析出，μ相的析出使鋼的塑性降低。
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