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冷處理和深冷處理對(duì)G20Cr2Ni4A鋼組織和性能的影響

時(shí)間:2019-06-13    作者:無(wú)錫不銹鋼板    瀏覽:0
G20Cr2Ni4A鋼具有良好的淬透性和強(qiáng)韌性,是高強(qiáng)滲碳鋼中主要選材之一。滲碳后基體中溶入了大量的碳和合金元素,使Ms點(diǎn)顯著下降,滲碳空冷后滲碳層存在大量的殘留奧氏體,重新加熱淬火無(wú)法減少殘留奧氏體含量,造成表層硬度偏低,達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。另外在使用過(guò)程中,殘留奧氏體受熱或在應(yīng)變作用下轉(zhuǎn)變,引起尺寸變化和應(yīng)力重分配,也可能在磨削精加工時(shí)產(chǎn)生磨削裂紋。目前減少殘留奧氏體量的途徑主要有高溫回火和冷處理,科研人員通過(guò)未冷處理和冷處理、深冷處理后滲碳層的硬度梯度、滲碳層深度、表面硬度、滲碳層顯微組織等的研究,得出冷處理和深冷處理對(duì)滲碳層質(zhì)量的影響。
本試驗(yàn)選用的材料為G20Cr2Ni4A鋼,化學(xué)成分見(jiàn)表1,符合GB/T3203-1982《滲碳軸承鋼 技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)。棒料經(jīng)機(jī)械加工成尺寸為20mm×10mm×10mm的試樣若干個(gè),并用砂紙將試樣表面的氧化皮清理干凈。入爐前先放入超聲波清洗機(jī)中清洗30min,用熱風(fēng)機(jī)吹干后作為本試驗(yàn)的滲碳試樣。
表1 G20Cr2Ni4A鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

  

元素
C
Cr
Ni
Si
Mn
Cu
P
S
實(shí)測(cè)值
0.22
1.36
3.33
0.31
0.46
0.09
0.010
0.001
標(biāo)準(zhǔn)值
0.17~0.23
1.25~1.75
3.25~3.75
0.15~0.40
0.30~0.60
0.25
≤0.020
≤0.020


 
為了對(duì)比冷處理和深冷處理工藝對(duì)滲碳層顯微組織和性能的影響,采用表2所示的工藝對(duì)試樣進(jìn)行不同工藝的處理,其中所有試樣的滲碳、高溫回火和冷處理、深冷處理后的回火都是同爐完成的。通過(guò)掃描電子顯微鏡、洛氏硬度計(jì)、顯微硬度計(jì)對(duì)不同工藝處理后的試樣進(jìn)行滲碳層碳化物的形態(tài)、洛氏硬度、硬度梯度和深度的測(cè)試。
 
表2 試樣的冷處理和深冷處理工藝
編號(hào)
滲碳溫度
高溫回火
冷處理和深冷處理
回火
工藝1
930℃
650℃×4h
無(wú)
160℃×4h
工藝2
-75℃×2h
工藝3
-196℃×2h
 
結(jié)果表明:
(1)經(jīng)過(guò)-75℃×2h和-196℃×2h處理后試樣表面的碳化物顆粒的數(shù)量和彌散程度均有較大幅度的提高。
(2)冷處理和深冷處理能夠提高滲碳試樣的硬度。經(jīng)-75℃×2h冷處理后的試樣較未冷處理試樣硬度平均提高1.8HRC,經(jīng)過(guò)-196℃×2h深冷處理后的試樣較未冷處理試樣硬度平均提高3.0HRC。
    (3)經(jīng)過(guò)-75℃×2h和-196℃×2h處理后在距試樣表面1.45mm范圍內(nèi),顯微硬度均高于未冷處理的試樣,冷處理和深冷處理對(duì)滲碳層深度的影響較小。
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