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熱變形對G80T高溫軸承鋼晶粒細化行為的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-10-26
以高溫全淬透軸承鋼G80T為研究材料，研究不同形變量下高溫軸承鋼G80T的組織轉變行為及對應的硬度變化，研究不同熱變形條件下的組織變化規律，為全淬透軸承鋼的組織細化和性能提高提供指導，為G80T高溫軸承鋼的熱加工工藝優化、細化晶粒，提高強度和韌性奠定初步的理論基礎和試驗指導。
? ?目前國內外軸承中全淬透性軸承鋼占85%以上，是制造軸承的主要材料，但是由于全淬透性軸承鋼的韌性不足，軸承的可靠性明顯不足。在合金成分不變的前提下，通過組織調控提高全淬透性軸承鋼的韌性必然是未來軸承鋼發展的趨勢。為此，本課題以高溫全淬透軸承鋼G80T為研究材料，研究不同形變量下高溫軸承鋼G80T的組織轉變行為及對應的硬度變化，研究不同熱變形條件下的組織變化規律，為全淬透軸承鋼的組織細化和性能提高提供指導，為G80T高溫軸承鋼的熱加工工藝優化、細化晶粒，提高強度和韌性奠定初步的理論基礎和試驗指導。
本研究的試驗鋼為高溫軸承G80T，其成分如表1所示。采用真空感應爐（VIM）和真空自耗（VAR）的雙真空方式熔煉。為保證成分均勻，將鑄態材料在1200℃下均勻化5h。
表1??試驗鋼的化學成分（質量分數，%）
C
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Cr
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Mo
|
V
|
Fe
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0.82
|
4.11
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4.19
|
0.97
|
余量
|
?
為了進行熱壓縮變形，將球化狀態的鋼材加工成Φ8mm×15mm圓柱體試樣。壓縮試驗在Gleeble-3800熱模擬試驗機上進行，為減少試驗過程中樣品表面氧化，試驗在氬氣保護氣氛下進行。在試樣和壓頭之間放有石墨片潤滑，以減小摩擦從而保證樣品的均勻變形。此外放入鉭片，以減少試樣中心和表面的軸向溫度梯度，使試樣的溫度均勻。試驗時將試樣以10℃/s加熱到1200℃保溫120s實現鋼的奧氏體化。然后將加熱的試樣以5℃/s冷卻到1050℃，以10s-1的熱壓縮變形速率進行熱壓縮試驗。試驗過程中，分別將試樣壓縮到0%（1200℃下保溫120s后空冷）、20%、30%、40%、50%、60%和70%。變形后以5℃/s冷卻到600℃后進行空冷。通過Gleeble-3800配備的計算機系統和Origin軟件對變形過程的溫度及應力、應變數據進行采集。在金相顯微鏡下，觀察不同狀態下試樣切面心部的組織特征，進行熱壓縮形變量對組織演變和硬度變化的表征與測定。結果表明：
（1）通過熱模擬壓縮試驗，證明了隨著試樣變形量的增加，高溫高速軸承鋼G80T的再結晶晶粒數目會增多。在1050℃的形變溫度和10s-1的形變速率下，壓縮形變60%后，G80T鋼的晶粒尺寸可以從約22μm顯著細化到2.8μm；同時硬度可以從820HV提高到895HV，因而熱變形可以大幅度提高鋼的力學性能。
（2）G80T鋼的組織細化主要通過動態再結晶實現，未來有必要將動態再結晶和靜態再結晶相結合進行組織調控。
????（3）完全再結晶G80T鋼的硬度提高主要是晶粒細化和晶界強化所賦予的，而未完全再結晶試樣的硬度，不僅來自晶粒細化，同時還決定于未再結晶體積分數，反映出未再結晶組織中的位錯密度高于再結晶晶粒的位錯密度。
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