高强度截齿钢组织与性能的研究
摘要
通过热处理试验、光学金相显微组织观察、透射电镜分析、扫描电镜观察、力学性能试验、室温冲击试验、磨料磨损试验等研究不同热处理工艺对一种新型截齿用钢组织和性能的影响,并制定截齿的生产工艺,进行了截齿的生产,研究了生产截齿和商用截齿的组织、力学性能及其耐磨性能。
试验结果表明,硬度法测定35SiMnMo钢的相变转变点温度范围分别是：Ac1为690～700℃,AC3为790～800℃。在不同温度下淬火,随淬火温度的提高,试验材料的硬度、延伸率、断面收缩率呈下降的趋势,抗拉强度在880℃时达到最大值,并具有良好冲击韧度值。试验材料在不同奥氏体化温度下淬火的组织均为板条马氏体和残余奥氏体,残余奥氏体分布在马氏体板条上或板条之间。880℃淬火200℃～250℃回火、回火时间在1～2h,试验材料具有良好力学性能配合,冲击试样断口断裂机制为韧性断裂,400℃回火出现钢的回火脆性,试验材料最佳的淬火工艺为880℃淬火+200～250℃×2h回火。试验材料在不同正火温度下的组织为板条状贝氏体铁素体+残余奥氏体。900℃正火时试验材料具有良好力学性能,正火后200℃～300℃回火,回火保温时间在2h-3h可获得良好强韧性配合,200℃～300℃回火下冲击试样断口断裂机制为韧性断裂。正火后400℃回火出现钢的回火贝氏体脆性,冲击试样断口断裂机制为脆性断裂,试验材料最佳的正火工艺为900℃淬火+200-300℃×2h回火。试验材料淬火或正火后不同温度回火,400℃回火出现回火脆性,通过TEM显微组织观察表明,400℃回火出现脆性的原因为马氏体或贝氏体板条之间的残余奥氏体分解,在板条之间形成断续分布的碳化物,引起回火脆性。
用35SiMnMo钢生产的截齿,在截齿钎焊后油冷处理,实体截齿表面组织为马氏体和贝氏体复相组织,均呈板条状分布,钎焊后空冷截齿的表面组织为索氏体组织和块状铁素体组织,商用截齿钢42CrMo的表面组织为板条状马氏体组织。成品截齿的实体取样冲击韧度值低于国家标准值；35SiMnMo截齿钢在空冷和油冷下实体冲击试样的冲击韧性高于标准值。商用成品截齿的实体表面硬度为49.8HRC,硬度满足标准要求。35SiMnMo截齿钢在油冷下的表面硬度为47.7HRC,硬度满足标准要求,35SiMnMo截齿钢空冷下的表面硬度为38.1HRC,低于标准要求。试验截齿柄部硬度偏低,商用截齿柄部硬度值偏高。建议35SiMnMo钢截齿感应加热钎焊硬质合金后油冷。磨料磨损载荷在5N时,商用成品试样的耐磨性能优于油冷截齿试样耐磨性,空冷截齿钢试样的耐磨性能最差,在10N的载荷下,油冷截齿钢试样的耐磨性能优于商用截齿试样的耐磨性,空冷截齿钢试样的耐磨性能最差。三种状态的截齿二体磨损机制主要是微切削机制。
The effect of different heat treatment technologies on microstructure and mechanical property of a new cut teeth by the heat treatment test, OM, TEM, SEM, mechanical property testing, room-temperature impact test and abrasive wear test has been studied. The cut production process was formulated, and we producted the teeth, microstructure, mechanical property and wear resistance of producted cut teeth and commercial cut teeth were studied.
The test results show:Phase change transition point of the 35SiMnMo steel was determined by the hardness method, and Ac1 temperature range is at 690～700℃, Ac3 temperature range is at 790～800℃. In quenching at different temperature, hardness, elongation percent tage and percentage reduction in area of experimental material is on a descending trend with the quenching temperature rising. Tensile strength is maximum in quenching at 880℃, and it has good impact toughness values. The microstructure of the test material is lath martensite and retained austenite on different austenizing heating temperature, and retained austenite are distributed in lath or above martensite lath. Experimental material can obtain good with mechanical properties in quenching at 880℃, tempering at 200℃～250℃for 1～2h. The fracture mechanism of impact fracture is ductile fracture, and tempering brittleness is appeared when tempering temperature is 400℃, experimental materials has best quenching process in quenching at 880℃, tempering at 200～250℃for 2h. The microstructure of test material is lath-shaped bainite ferritic+retained austenite in different normalizing temperature. Experimental material has good mechanical properties in normalizing at 900℃. It can obtain good matching of strength and toughness, tempering temperature at 200～300℃for 2h～3h in different normalizing temperature, and the mechanism of impact sample is toughness fracture in tempering at 200℃～300℃. It appears tempering bainite brittleness in normalizing and tempering at 400℃, the mechanism of the impact fracture is the brittle fracture, the best normalizing process of experimental material is in quenching at 900℃, tempering at 200～300℃for 2h. Temper brittleness is appeared on the experiment materials at 400℃in quenching
试验结果表明,硬度法测定35SiMnMo钢的相变转变点温度范围分别是：Ac1为690～700℃,AC3为790～800℃。在不同温度下淬火,随淬火温度的提高,试验材料的硬度、延伸率、断面收缩率呈下降的趋势,抗拉强度在880℃时达到最大值,并具有良好冲击韧度值。试验材料在不同奥氏体化温度下淬火的组织均为板条马氏体和残余奥氏体,残余奥氏体分布在马氏体板条上或板条之间。880℃淬火200℃～250℃回火、回火时间在1～2h,试验材料具有良好力学性能配合,冲击试样断口断裂机制为韧性断裂,400℃回火出现钢的回火脆性,试验材料最佳的淬火工艺为880℃淬火+200～250℃×2h回火。试验材料在不同正火温度下的组织为板条状贝氏体铁素体+残余奥氏体。900℃正火时试验材料具有良好力学性能,正火后200℃～300℃回火,回火保温时间在2h-3h可获得良好强韧性配合,200℃～300℃回火下冲击试样断口断裂机制为韧性断裂。正火后400℃回火出现钢的回火贝氏体脆性,冲击试样断口断裂机制为脆性断裂,试验材料最佳的正火工艺为900℃淬火+200-300℃×2h回火。试验材料淬火或正火后不同温度回火,400℃回火出现回火脆性,通过TEM显微组织观察表明,400℃回火出现脆性的原因为马氏体或贝氏体板条之间的残余奥氏体分解,在板条之间形成断续分布的碳化物,引起回火脆性。
用35SiMnMo钢生产的截齿,在截齿钎焊后油冷处理,实体截齿表面组织为马氏体和贝氏体复相组织,均呈板条状分布,钎焊后空冷截齿的表面组织为索氏体组织和块状铁素体组织,商用截齿钢42CrMo的表面组织为板条状马氏体组织。成品截齿的实体取样冲击韧度值低于国家标准值；35SiMnMo截齿钢在空冷和油冷下实体冲击试样的冲击韧性高于标准值。商用成品截齿的实体表面硬度为49.8HRC,硬度满足标准要求。35SiMnMo截齿钢在油冷下的表面硬度为47.7HRC,硬度满足标准要求,35SiMnMo截齿钢空冷下的表面硬度为38.1HRC,低于标准要求。试验截齿柄部硬度偏低,商用截齿柄部硬度值偏高。建议35SiMnMo钢截齿感应加热钎焊硬质合金后油冷。磨料磨损载荷在5N时,商用成品试样的耐磨性能优于油冷截齿试样耐磨性,空冷截齿钢试样的耐磨性能最差,在10N的载荷下,油冷截齿钢试样的耐磨性能优于商用截齿试样的耐磨性,空冷截齿钢试样的耐磨性能最差。三种状态的截齿二体磨损机制主要是微切削机制。
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The test results show:Phase change transition point of the 35SiMnMo steel was determined by the hardness method, and Ac1 temperature range is at 690～700℃, Ac3 temperature range is at 790～800℃. In quenching at different temperature, hardness, elongation percent tage and percentage reduction in area of experimental material is on a descending trend with the quenching temperature rising. Tensile strength is maximum in quenching at 880℃, and it has good impact toughness values. The microstructure of the test material is lath martensite and retained austenite on different austenizing heating temperature, and retained austenite are distributed in lath or above martensite lath. Experimental material can obtain good with mechanical properties in quenching at 880℃, tempering at 200℃～250℃for 1～2h. The fracture mechanism of impact fracture is ductile fracture, and tempering brittleness is appeared when tempering temperature is 400℃, experimental materials has best quenching process in quenching at 880℃, tempering at 200～250℃for 2h. The microstructure of test material is lath-shaped bainite ferritic+retained austenite in different normalizing temperature. Experimental material has good mechanical properties in normalizing at 900℃. It can obtain good matching of strength and toughness, tempering temperature at 200～300℃for 2h～3h in different normalizing temperature, and the mechanism of impact sample is toughness fracture in tempering at 200℃～300℃. It appears tempering bainite brittleness in normalizing and tempering at 400℃, the mechanism of the impact fracture is the brittle fracture, the best normalizing process of experimental material is in quenching at 900℃, tempering at 200～300℃for 2h. Temper brittleness is appeared on the experiment materials at 400℃in quenching
引文
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