2017年5月23日

熱處理對加工中心軸承用不銹鋼組織和力學性能的影響

海天精工加工中心鉆攻中心前言：海天精工備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！CNC加工中心是加工制造業不可或缺的工具，隨著中國制造業的不斷發展，對于加工中心精度、加工能力、自動化水平提出了更高的要求W。加工中心主軸及軸承制造是加工中心關鍵技術之_，其中軸承作為重要的基礎機械零件，工作環境惡劣，是最容易發生失效的部件之_，其質量好壞直接決定了加工中心可靠性、精度、性能及壽命，其制造水平是機械工業水平高低的重要標志之_p_\ —般用于制造軸承的材料均對耐磨性、精度、穩定性有較高的要求。為了提高使用壽命，在高端加工中心中還對耐蝕性提出了要求。不銹鋼軸承鋼是為適應耐蝕性等要求發展起來的一種特殊軸承鋼，主要包括高碳鉻不銹軸承鋼、高溫不銹軸承鋼、含氮不銹軸承鋼，在高端儀器、石油、造船、加工中心行業均有廣泛的應用[4_5]。由于含氮馬氏體不銹軸承鋼的耐腐蝕性和接觸疲勞壽命等性能均遠遠優于傳統高碳鉻不銹軸承鋼，逐漸成為軸承制造用鋼的新選擇和研究熱點[6]。馬氏體不銹軸承鋼在加工前一般需要經過球化退火處理以降低硬度，便于切削加工，同時改善組織為最終熱處理做準備；在工件加工完成后還需進行淬火處理以提高硬度、強度，最后對工件進行低溫回火處理，以降低殘余應力，穩定工件尺寸熱處理工藝合適與否是決定能否得到合格軸承工件的關鍵因素之一。本研究采用真空感應爐冶煉了一種含氮不銹軸承鋼，對試驗鋼進行了不同溫度的淬火、回火，研究了試驗鋼組織及硬度的影響規律，為該類軸承鋼的熱處理工藝制訂提供依據。1試驗材料及方法本研究采用50kg真空感應爐冶煉試驗鋼，其化學成分如表1所示。采用模鑄法鑄成鋼錠，將鋼錠加熱至1200°C，保溫120min，鍛造成c^Omm的圓棒。對鍛造的試驗鋼圓棒進行球化退火處理，球化退火工藝及球化退火后的組織分別如圖1所示。球化退火后主要為球狀鐵素體，硬度為215HB，利于機械加工。采用VHQ-122L-06型真空爐對球化退火后的試驗鋼進行淬火處理，淬火加熱溫度為1000、1030、1050、1070°(：，保溫15111丨11，冷卻方式為油冷；將淬火后的鋼板進行-80°C深冷處理，深冷處理介質為液氮;最后對深冷處理后的試樣進行回火處理，回火溫度分別為 150、250、350、450、550、650 °C，保溫時間為2h。表1試驗鋼材料的化學成分(質量分數 c Si Mn P S Cr Mo N 0.34 0.74 0.58 0.009 0.006 16.6 1.08 0.48 將熱處理金相試樣磨平、拋光后用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，腐蝕時間為8s;采用OLYMPUS金相顯微鏡對顯微組織進行觀察，并采用QUANTA-400掃描電鏡對不同熱處理的試樣組織及第二相進行了觀察；采用MC010-HRS-150型數顯洛氏硬度計測量試驗鋼的硬度值，測量時分別取3個點的平均值作為最終硬度值。2試驗結果及分析2.1熱處理工藝對組織的影響圖2為球化退火后的試驗鋼在1030 °C淬火、1030°C淬火+-80°C深冷處理及1030 °C淬火+-80 °C深冷處理+150 °C回火熱處理狀態下的顯微組織。由圖可以看出，試驗鋼在淬火處理后組織中主要為細小的板條馬氏體+大量殘余奧氏體+未溶析出相，其中白色塊狀為殘余奧氏體，對此時的奧氏體含量進行統計，大約占到60%左右。這主要是因為在加熱至1030 °C時奧氏體化，大部分碳化物分解，合金元素固溶于奧氏體，此時Ms點較低，淬火冷卻至室溫時仍有較多奧氏體未向馬氏體轉變；當進行一8〇°C深冷處理時，奧氏體進一步向馬氏體轉變，殘余奧氏體含量減少，此時殘余奧氏體含量降低至22%左右；當進一步進行低溫回火處理時，殘余奧氏體含量進一步減少，此時組織主要轉變為回火馬氏體+少量殘余奧氏體+碳化物，殘余奧氏體含量約為14%左右。2.2淬火溫度對組織和硬度的影響圖3為不同淬火溫度的試驗鋼回火組織掃描照片。試驗鋼淬火并深冷處理后均在150°C回火。由圖可以看出，當淬火溫度為1000 °C時，試驗鋼回火馬氏體基體中有大量細小的第二相粒子，呈圓球狀均勻分布，部分第二相粒子還呈現鏈狀聚集；當淬火溫度提高至103CTC時，第二相粒子數量明顯減少，同時尺寸也減小，鏈狀分布的第二相粒子幾乎完全消失；當淬火溫度進一步提高至1050 °C時，回火馬氏體基體有所粗化，第二相粒子含量進_步減少，當淬火溫度達到1070°C時馬氏體組織粗化己十分明顯，第二相粒子幾乎完全溶解。圖4為不同淬火溫度對試驗鋼回火硬度及組織中殘余奧氏體含量的影響，試驗鋼淬火并深冷處理后均在150°C回火。由圖可以看出，在單純淬火時，試驗鋼硬度值在1000°C時最大，為56.5HRC左右，這主要是由于在KKXTC以下時，隨著溫度提高，具有較低溶點的碳化物粒子溶解,C等元素逐漸固溶于基體，使得淬火后的馬氏體組織具有較高硬度，當溫度超過1 ooo°c時，氮化物等高熔點第二相粒子逐漸溶解，基體分布的第二相粒子大量減少，同時合金元素的增加使得風點下降，淬火后的殘余奧氏體含量增加，因此硬度明顯降低。在淬火+深冷以及淬火+深冷+回火時，試驗鋼的硬度值變化規律幾乎一致，說明回火過程中殘余奧氏體含量的減少對于硬度的提高和馬氏體中碳化物析出對硬度的降低兩者幾乎相互抵消，隨著淬火溫度的提高，硬度值先升高后降低，淬火溫度為1030°C時試驗鋼能獲得最高的回火硬度，回火組織中殘余奧氏體含量大約為14%，而當繼續提高淬火溫度時，殘余奧氏體含量逐漸增加，硬度下降。2.3回火溫度對組織和硬度的影響圖5為不同回火溫度的試驗鋼回火組織掃描照片，試驗鋼在1030°C淬火并深冷處理后在不同溫度回火。由圖可以看出，當回火溫度低于250°C時，組織主要為回火馬氏體，組織呈現明顯的板條形態，其上分布著較多的圓球狀的第二相粒子；當回火溫度在350?450°C時，主要組織為回火屈氏體，在呈板條狀的鐵素體基體上分布，第二相粒子尺寸有所長大；當回火溫度達到550°C以上時，第二相粒子明顯粗化，此時的基體組織主要為回火索氏體，馬氏體板條形態完全消失„圖6為不同回火溫度的試驗鋼回火硬度，試鋼在1030 °C淬火并深冷處理后在不同溫度回火。由圖可以看出，當回火溫度低于350 °C時，隨著回火溫度升高，試驗鋼回火硬度略微降低，這是由于低溫回火時，提高回火溫度有利于馬氏體基體中碳、氮化物析出，降低了硬度，最低硬度為57HRC;隨后繼續提高回火溫度試驗鋼回火硬度又有所提高，450 °C回火時達到60HRC，當進一步提高回火溫度時，試驗鋼硬度值迅速降低，當回火溫度達到650 °C時，硬度值僅有34HRC3結論(1) 試驗鋼淬火組織為板條馬氏體+大量殘余奧氏體+未溶析出相，經-80 °C深冷處理、低溫回火處理后殘余奧氏體含量逐步減少。(2)隨淬火溫度提高，回火馬氏體基體逐漸粗化，第二相粒子數量逐漸減少，尺寸也有所減小；在淬火+深冷處理或者淬火+深冷處理+回火時，硬度值先提高后降低，淬火溫度為1030 °C時獲得最高的回火硬度。(3) 隨回火溫度提高，基體組織逐漸由回火馬氏體轉變為回火屈氏體、回火索氏體，第二相粒子逐漸粗化；硬度先幾乎不變，當溫度超過450 °C時硬度值迅速下降，650°C時降低至34HRC。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！

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