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固溶溫度對耐高溫軸承鋼組織與性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-07-15
本項目所使用的耐高溫軸承鋼，通過向試驗鋼中添加Cr、Mo、Ni等碳化物形成元素，經過高溫回火后會產生二次硬化現象，可以使鋼能得到較高的硬度。
???目前，隨著航空、航天工業的飛速發展，軸承的工作溫度越來越高。耐高溫軸承的運行溫度已由20世紀70年代的200℃升高到500℃以上。在高溫條件下使用的耐高溫軸承鋼，必須滿足使用溫度下的性能要求，如高溫硬度、組織變化、疲勞強度及尺寸穩定性等。本項目所使用的耐高溫軸承鋼，通過向試驗鋼中添加Cr、Mo、Ni等碳化物形成元素，經過高溫回火后會產生二次硬化現象，可以使鋼能得到較高的硬度。此外，該試驗鋼得益于合金元素引起的固溶強化和第二相的析出強化，可以得到良好的強度和韌性匹配，是一種綜合性能良好的軸承用鋼，可以廣泛用于航空、航天及海洋等領域。
本試驗所用耐高溫軸承鋼的主要化學成分見表1。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℃鍛造成Φ40mm的棒料，保證終鍛溫度在900℃以上。沿棒料縱向切取試樣。根據耐高溫軸承的使用溫度設計實驗軸承鋼的固溶處理溫度分別為1050、1060、1070、1080℃，回火溫度為500℃。首先將試樣在設定固溶溫度下保溫60min，保證試樣完全奧氏體化，隨后將試樣取出并油淬至室溫，然后將油淬后試樣放置于-70℃液氮中冷卻120min，待試樣溫度回到室溫后，置于回火爐中進行500℃×120min回火處理，再重復進行一次冷處理和回火處理后，得到最終測試試樣。
表1??試驗鋼的化學成分（質量分數，%）
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C
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Cr
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Co
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Mo
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Ni
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S
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P
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Fe
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0.20
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16.0
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15.0
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5.0
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2.0
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0.002
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0.008
|
余
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?
室溫力學拉伸試驗采用Φ5mm圓棒標準拉伸試樣，在WDT-10電子拉伸試驗機上進行，應變速率為2.5×10-4s-1，所有拉伸試樣的取樣方向沿棒料縱向。室溫沖擊試驗在JBN-300B型沖擊試驗機上進行，試樣類型為Charpy?U型缺口標準沖擊試樣，試樣尺寸為10mm×10mm×55mm，取樣方向沿棒料縱向。用TH300型洛氏硬度計在載荷砝碼質量為150kg時進行硬度測試。采用Olympus?GX51圖像分析儀進行微觀組織觀察。結果表明：
（1）升高固溶溫度會降低耐高溫軸承鋼的強度，同時提高了塑性和沖擊性能，但對硬度的改變不顯著。
（2）耐高溫軸承鋼經過高溫固溶和回火處理后的微觀組織以板條馬氏體為主，同時包括少量的殘留奧氏體和一定量的碳化物。
（3）由于固溶溫度的升高，馬氏體板條逐漸由短粗變長、變細，這有利于提高高溫軸承鋼的塑性和沖擊性能。較高的固溶溫度還會引起耐高溫軸承鋼的奧氏體晶粒逐漸長大和粗化，導致耐高溫軸承鋼的強度降低。
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