回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb组织和性能的影响

2020-01-18仉炳懿

探索科学(学术版) 2019年1期

仉炳懿

哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司河北秦皇岛 066206

中碳合金钢4Cr5 MoSiV1Nb具有硬度高、强耐磨性和韧性的特点,能够在模具生产、盾构刀圈、车轮用钢等各行各业中广泛的应用。在生产加工的过程中,为了能够确保中碳合金钢4Cr5 MoSiV1Nb的整体硬度和刚度,保证其耐磨性,必须要采取积极措施对中碳合金钢4Cr5 MoSiV1Nb的碳化物元素进行有效优化,确保其综合性能得到有效提高。

一、回火温度对中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb的实验分析

在整体实验的过程中,通过将实验材料切割成11mm×11mm×56mm 的热处理试块,并且利用箱式电阻炉进行加热,保证温度升高至1050℃,经过40分钟保温之后,移至温室淬火之后,试样温度维持在200-600℃之间,通过两次回火保证回火温度,保温时间在两小时以上,然后冷却至室内温度,不同的回火温度通过处理三个试样,并且在不同的热处理条件下,根据国家的相关标准采用洛氏硬度计,对试样的硬度值进行测量,根据不同的回火温度,制取金相试样进行全面的分析。并且利用光学显微镜和扫描电镜分析,采用能谱仪对试样进行扫描和观察。

二、实验结果分析

经过不同的热处理之后,试样力学性能测试结果如下,其中硬度曲线呈现出先下降后上升的变化趋势,并且在达到600℃之后再次下降,二次硬化处于300℃左右,开始并且在550℃达到了高峰,所以温度也呈现出明显的上升趋势,根据这样的现象能够明确当过饱和的α固溶体析出大量的弥散碳化物,造成组织固溶强度的降低,而且硬度下降,并且材料经过回火处理形成马氏体组织,释放了自身的压力,加强了冲击的韧性,在试样淬火之后,经过淬火反应的板条马氏体和残余奥氏体以及少量的未溶的细小弥散分布的碳化物,也处于高熔点的晶界,这样也就能够有效阻止晶界析出的情况。另外是要在不同的温度下经过两次的回火,能够明确在明暗相间的条带组织分别对应明暗条带的能谱分析,并且发现明亮带的区域各质量相对较高,所以暗条带,实际上是因为不同的含铬质量分数差异而导致耐腐蚀性存在明显的差异,由于回火温度比较高,所以能够促进中碳合金钢4Cr5 MoSiV1 Nb元素快速扩散,带状偏析也会有明显减弱的趋势。

在不同温度回火组织的实验中,由于回火的温度非常低,所以原马氏体形态非常的均匀,当回火温度升高至350℃左右,回火马氏体的形态会发生明显的变化,而且有少量细胞状析出物,碳化温度升到400℃时,则析出物的数量会明显增多,在550℃原马氏体的板条会明显的变短变宽,并且呈现出粗化的问题,板条之间也会有细小的短棒状析出物,并且经过电子衍射分析,属于M3C 结构中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb渗碳体,这种短棒状物体非常的细小,通过能谱仪无法快速准确的进行定位。而根据众多相关的研究显示,铬在α铁离子中会呈现出明显的扩散情况,并且在温度为400℃时进行回火处理,铬会向低温回火析出的M3C 中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb渗碳体明显富集,如果浓度达到一定条件下,还能够成为M7C3型碳化物,另外钼钒的扩散温度在500-550℃左右,也会生成M2C和M7C3析出物。根据这样的结果显示通过对短棒析出物进行判断,系棒状中碳合金钢4Cr5MoSiV1Nb碳体所生成的界面,或多或少都会产生开裂的情况,另外细棒状析出物的尖端生产应力也会更加的集中,细棒状碳化物,晶界析出也会对中碳合金钢4Cr5 MoSiV1Nb造成不良的冲击韧性,在回火处理过程中,中碳合金钢4Cr5 MoSiV1Nb中存在着大量的铬带状偏析,这样的结果也会导致铬的不均匀分布,偏析问题明显增加,而且对整个中碳合金钢4Cr5 MoSiV1Nb的冲击韧性造成不良影响,所以在回火中碳合金钢 4Cr5 MoSiV1 Nb制备时必须要加强对铬均匀分布,进行合理化控制,这样才能够确保中碳合金钢4Cr5 MoSiV1 Nb的冲击韧性有效提高。此外所有的颗粒状析出物,通过分析显示主要为钒碳化物,随着回火温度逐渐由550℃上升至640 度左右,其中析出物颗粒明显提升,当M 2C 和M7C3 碳化物逐渐稳定变形之后会失去明显的板条状形态,原有的组织会出现明显的减弱,所以硬度下降,根据回火温度上升的趋势判断,各原子扩散能力非常强,而且不均匀偏析,水平比较低原有的晶界细小短棒状铬中碳合金钢4Cr5 MoSiV1 Nb渗碳析出物也消失,通过加入微量的富铌能够使得晶粒细化,再经过回火处理,起到二次硬化的作用,确保整个中碳合金钢4Cr5 MoSiV1 Nb的硬度得到明显提高,而且普通的钢在回火之后硬度也会明显增加。