制备工艺对高氮轴承钢强韧性的影响
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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高氮马氏体不锈钢轴承钢因具有较高的强度、硬度和耐磨性，优异的耐腐蚀性和疲劳性能以及具有一定的韧性，在工程上广泛应用，但制造大尺寸规格棒料时发现其冲击韧性较差，在保证强度的前提下提升钢的冲击韧性是目前首先要解决的问题。为此，有研究人员采用在非真空感应炉+电渣重熔双联工艺冶炼的基础上连续定向重熔和改善钢的热加工工艺，研究高氮马氏体不锈钢轴承钢的碳化物演变及力学性能，表征碳化物在不同制备工艺下的分布情况，得出各制备工艺下钢的强韧性能变化的原因。
试验钢为40Cr15Mo2VN高氮马氏体不锈轴承钢，其主要化学成分见表1，试验钢经过以下3种工艺获得，分别是：（1）采用非真空感应炉+电渣重熔双联工艺冶炼，电渣重熔后的钢锭在1100℃进行锻造开坯，终锻温度约为900℃，锻压成Φ200mm的棒料，随后缓慢冷却至室温；（2）经锻压后的Φ200mm棒料再进行均匀化热锻变形处理，锻造成Φ160mm棒料；（3）将经过双联工艺的Φ200mm的棒料电渣重熔连续定向凝固为Φ160mm的棒料，再进行3次重复镦拔均匀化锻造，最终改锻为Φ160mm的棒料。
表1 试验钢的化学成分（质量分数，%）
C
Cr
Si
Mo
Mn
V
N
0.30～0.45
13.0～17.0
0.5～0.8
1.5～2.0
0.5～0.8
0.8～1.4
0.15～0.25
对试验钢在1050℃固溶30min油冷，在-73℃冷处理2h后，进行回火，回火时间为2h，再做1次相同的-73℃冷处理2h和回火2h处理。随后在室温下进行力学性能测试。淬火后取出1个试样用来腐蚀原奥氏体晶界。
结果表明，经锻造成型处理后，试验钢的抗拉强度达到2056MPa，屈服强度（Rp0.2）达到1734MPa，但冲击功仅有2J；经均匀化锻造成型时没有明显的变化，但冲击功较前者提高了100%；经电渣重熔连续定向凝固+均匀化锻造后钢的强度较锻造成型时没有明显的变化，硬度由57.8HRC升高至58.5HRC，冲击功提高了200%。经过对夹杂物、原奥氏体晶粒和碳化物等组织进行分析后发现，这主要是由电渣重熔连续定向凝固提高了钢的纯净度和均匀化锻造使碳化物的分布更加弥散所致。
试验钢为40Cr15Mo2VN高氮马氏体不锈轴承钢，其主要化学成分见表1，试验钢经过以下3种工艺获得，分别是：（1）采用非真空感应炉+电渣重熔双联工艺冶炼，电渣重熔后的钢锭在1100℃进行锻造开坯，终锻温度约为900℃，锻压成Φ200mm的棒料，随后缓慢冷却至室温；（2）经锻压后的Φ200mm棒料再进行均匀化热锻变形处理，锻造成Φ160mm棒料；（3）将经过双联工艺的Φ200mm的棒料电渣重熔连续定向凝固为Φ160mm的棒料，再进行3次重复镦拔均匀化锻造，最终改锻为Φ160mm的棒料。
表1 试验钢的化学成分（质量分数，%）
C
Cr
Si
Mo
Mn
V
N
0.30～0.45
13.0～17.0
0.5～0.8
1.5～2.0
0.5～0.8
0.8～1.4
0.15～0.25
对试验钢在1050℃固溶30min油冷，在-73℃冷处理2h后，进行回火，回火时间为2h，再做1次相同的-73℃冷处理2h和回火2h处理。随后在室温下进行力学性能测试。淬火后取出1个试样用来腐蚀原奥氏体晶界。
结果表明，经锻造成型处理后，试验钢的抗拉强度达到2056MPa，屈服强度（Rp0.2）达到1734MPa，但冲击功仅有2J；经均匀化锻造成型时没有明显的变化，但冲击功较前者提高了100%；经电渣重熔连续定向凝固+均匀化锻造后钢的强度较锻造成型时没有明显的变化，硬度由57.8HRC升高至58.5HRC，冲击功提高了200%。经过对夹杂物、原奥氏体晶粒和碳化物等组织进行分析后发现，这主要是由电渣重熔连续定向凝固提高了钢的纯净度和均匀化锻造使碳化物的分布更加弥散所致。