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新型中碳轴承钢贝氏体等温淬火工艺及回火稳定性研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 轧机轴承

1.2.1 轧机轴承的发展趋势

1.2.2 轧机轴承服役条件

1.2.3 轧机轴承失效形式及原因

1.2.4 轧机轴承基本要求

1.3 轧机轴承用钢研究现状

1.3.1 改善高碳铬轴承钢的冲击韧性

1.3.2 渗碳轴承钢在轧机轴承中的应用

1.3.3 发展新型轧机轴承用钢

1.4 研究内容与目的

第二章 试验材料和研究方法

2.1 试验材科

2.1.1 材料化学成分

2.1.2 材料制备过程

2.2 研究方法

2.2.1 G55SiMoV钢的热力学参数

2.2.2 试验方案及参数的确定

2.2.3 组织观察与分析

2.2.4 性能检测

第三章 等温处理对55SiMoV钢组织与性能的影响

3.1 奥氏体化温度的影响

3.1.1 奥氏体化温度对晶粒度的影响

3.1.2 奥氏体化温度对等温淬火组织的影响

3.1.3 奥氏体化温度对性能的影响

3.2 等温淬火温度的影响

3.2.1 等温淬火温度对组织的影响

3.2.2 等温淬火温度对性能的影响

3.3 等温时间的影响

3.3.1 等温时间对组织的影响

3.3.2 等温时间对性能的影响

3.4 本章小结

第四章 热处理工艺对G55SiMoV钢组织与性能的影响

4.1 组织观察

4.1.1 金相组织

4.1.2 扫描组织

4.2 性能检测

4.2.1 硬度检测

4.2.2 耐磨性能检测

4.2.3 冲击韧性检测

4.2.4 断裂韧性检测

4.3 M和M/BL断口形貌观察与分析

4.3.1 M断口形貌

4.3.2 M/BL断口形貌

4.3.3 断裂机理对比

4.4 本章小结

第五章 G55SiMoV钢回火稳定性研究

5.1 不同温度回火后组织观察

5.1.1 金相组织观察

5.1.2 扫描组织观察

5.2 不同温度回火后硬度检测

5.2.1 硬度检测

5.2.2 热处理工艺对回火稳定性的影响

5.3 不同温度回火后冲击韧性检测

5.3.1 冲击韧性检测

5.3.2 冲击断口形貌观察

5.3.3 贝氏体含量与贝氏体回火脆性的关系

5.3.4 贝氏体回火脆性的原因

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表

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摘要

G55SiMoV钢是新型耐冲击的轧机轴承用钢,但采用常规马氏体淬火工艺处理后冲击韧性仍然难以满足需求,使用过程中时有早期断裂现象发生,影响其性能的充分发挥。本文开发了G55SiMoV钢的贝氏体等温淬火工艺,并通过工艺参数对组织和性能影响规律的研究,优化出了最佳的工艺制度和参数,使处理后的轴承零件获得良好的强韧性配合。
   研究了贝氏体等温淬火工艺对G55SiMoV钢组织和性能的影响,并与常规马氏体淬火以及预淬等温淬火工艺对G55SiMoV钢组织和性能的影响相比较。研究结果表明:随着奥氏体化温度的升高,晶粒变粗,马氏体和贝氏体板条尺寸增大,贝氏体数量增多,当淬火加热温度超过930℃时,组织明显粗化,硬度和冲击韧性均降低;随着等温淬火温度的升高,贝氏体针变长变宽,在300℃以上温度等温淬火时,贝氏体组织的形貌由针状转变为羽毛状,残余奥氏体含量增多,硬度降低,冲击韧性升高;随着等温时间的延长,贝氏体含量增加,残余奥氏体含量增加,硬度降低,冲击韧性升高。获得最佳力学性能的贝氏体等温淬火工艺为:奥氏体化温度不应高于930℃,等温淬火温度应低于300℃,等温时间至少为15min。G55SiMoV钢经此工艺处理后获得下贝氏体与马氏体的混合组织,且马氏体与贝氏体量的比例可控,使得G55SiMoV钢不仅具有硬度和冲击韧性的最佳配合,而且具有良好的综合性能,尤其是韧性和耐磨性能均有大幅提高。并且经验证试验证明,此工艺具有很好的稳定性和重现性。G55SiMoV钢经预淬等温淬火处理后也可获得下贝氏体与马氏体的复相组织,但预淬等温淬火工艺较复杂,预先形成的马氏体组织的量不易控制,致使组织和性能不稳定。常规马氏体淬火工艺虽简单,轴承经其处理后硬度和耐磨性能也都能满足要求,但最主要的缺点是韧性很差,在使用过程中容易造成断裂失效。因此,对新型轧机轴承用钢G55SiMoV而言,贝氏体等温淬火工艺最优。
   通过系列回火试验研究了G55SiMoV钢的回火稳定性。研究发现:经贝氏体等温淬火处理的G55SiMoV钢在低温回火时,组织未发生明显变化,硬度维持稳定,冲击韧性较高;当回火温度升高至300℃时,冲击韧性急剧下降,出现回火脆性;回火温度进一步升高时,硬度大幅降低。与马氏体淬火工艺相比,经贝氏体等温淬火处理的G55SiMoV钢具有更好的稳定性。

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