【摘 要】
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GCr15轴承钢原始片层组织特点为高硬度、低塑性,加工性能较差,通常采用长时间等温退火球化来进行改善,这类工艺耗时长,球化效果不佳,消耗能源高。等温退火阶段前的碳化物形态影响最终的球化效果,本文依据“离异共析”原理,优化奥氏体化工艺,在此阶段保留大量的球化、类球化碳化物为后续球化的形核质点。传统的研究奥氏体化高温组织的采用水淬方法,在快冷过程中不可避免发生一部分组织转变,无法研究实时动态组织转变。
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GCr15轴承钢原始片层组织特点为高硬度、低塑性,加工性能较差,通常采用长时间等温退火球化来进行改善,这类工艺耗时长,球化效果不佳,消耗能源高。等温退火阶段前的碳化物形态影响最终的球化效果,本文依据“离异共析”原理,优化奥氏体化工艺,在此阶段保留大量的球化、类球化碳化物为后续球化的形核质点。传统的研究奥氏体化高温组织的采用水淬方法,在快冷过程中不可避免发生一部分组织转变,无法研究实时动态组织转变。而高温激光共聚焦显微镜能够实时动态的精细研究奥氏体化工艺中的碳化物形态变化,根据动态研究结果来优化传统的球化退火工艺,在保证球化效果的前提下达到节省球化时长的目的。高温激光共聚焦试样制备结果表明:在3μm抛光液抛光20min+1μm抛光液抛光20min+50%硅溶胶抛光20min的组合抛光下,在高温激光共聚焦显微镜下可以清晰观察到GCr15原始组织中的珠光体,相界面连续、无腐蚀产物影响。高温激光共聚焦显微镜动态研究表明:奥氏体化加热温度对于GCr15碳化物形态的影响大于奥氏体化加热时间,奥氏体化加热温度为790℃时,保温10min,能够得到足够多弥散分布的渗碳体颗粒作为后续球化形核的核心质点。当双相区冷却速度为-180℃/h时,基本能够保证未溶碳化物粒子均匀弥散分布,有利于后续球化退火。在奥氏体化参数确定的前期下,适当增加周期数发现,渗碳体形核数目也会增加,分布趋于均匀。根据高温激光共聚焦显微镜动态实验探究得到的奥氏体化参数,优化设计退火工艺。最终得到优化的连续退火工艺,其球化评级和硬度均符合国标,总时长约为3.5h;优化的周期球化退火工艺中,周期数为3的球化评级与硬度均达到了生产要求,耗时约为6.5h。两种退火工艺均较传统工艺节省30～35%的时长且性能符合生产要求。
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