Cr5钢支承辊最终热处理组织和性能的研究

发布时间：2017-10-11 11:41

  本文关键词：Cr5钢支承辊最终热处理组织和性能的研究

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【摘要】：本文就支承辊Cr5钢的锻后热处理态截取试样,运用扫描电镜、透射电镜、摩擦磨损试验机、拉伸试验机、冲击试验机和洛氏硬度计分析最终热处理对Cr5钢组织及摩擦磨损等性能的影响,以期得出一条最佳热处理工艺路线。差温热处理是最终热处理阶段使用的主要热处理工艺,首先对Cr5钢进行预备热处理—淬火+高温回火(即调质处理),具体的工艺参为970℃×60 min+540℃×120 min。经调质后,Cr5钢的强、硬度和冲击功分别为1420 MPa、49 HRC和146 J,断后延伸率是2.90%,此时材料强韧性良好,能满足工况的基本要求。Cr5钢淬火后的组织是马氏体和未溶碳化物。当淬火温度较低时,材料的奥氏体化不够充分,有部分铁素体未来得及转变成奥氏体,使得材料淬火后仍有铁素体存在,而铁素体的硬度较低,使得淬火后材料的硬度较低,磨损失重量较大,磨损较严重;当淬火温度在T1=990℃~T1=1050℃之间时,试样的平均硬度值随淬火温度的升高呈上升趋势,这是由于随淬火温度的上升碳化物溶入基体,使基体中碳含量上升,马氏体的亚结构向高碳马氏体转变,且在这个温度范围内,基体的粗化不明显;当淬火温度超过1050℃-990℃时,由于淬火温度的上升,Cr合金碳化物进一步溶入,基体中碳含量不断上升,使材料的Ms点下降,残留奥氏体含量增多,抵消了马氏体硬度的上升,同时,由于淬火温度的上升晶粒长大会使材料的性能下降。综合考虑,本试验最终的淬火温度选择1050℃-990℃。将经1050℃-990℃淬火后的试样进行回火,当回火温度较低时,碳化物析出较少,组织中仍保留着淬火组织形态,此时材料依然保持较高的强硬度;随着回火温度的升高,碳化物逐渐析出,当回火温度为520℃时,碳化物基本完全析出且分布均匀,残余奥氏体转变和马氏体的分解基本达到稳定状态,回火组织处于一个相对稳定的状态,此时材料的强硬度分别为1490 MPa、52 HRC,断后延伸率为3.16%,冲击功达到153 J,因此,在所选取的温度范围内,最佳回火温度为520℃。与预备热处理后相比,材料经过最终热处理后,强度、硬度、冲击功分别提高了4.95%、6.12%、4.79%。通过TEM分析,碳化物类型主要为M7C3,碳化物尺寸比较细小且分布较均匀,组织和性能均得到明显改善。
【关键词】：Cr5钢 最终热处理 差温热处理 摩擦磨损 力学性能
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG161;TG142.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 支承辊的简介9-12
• 1.2.1 支承辊的工作原理及服役条件10-11
• 1.2.2 支承辊材料中各元素的作用11-12
• 1.3 国内外的研究现状12-13
• 1.4 支承辊材料的摩擦磨损13-14
• 1.4.1 摩擦磨损的定义13-14
• 1.4.2 摩擦磨损的分类14
• 1.5 支承辊的热处理工艺14-16
• 1.5.1 锻后热处理15
• 1.5.2 预备热处理15
• 1.5.3 最终热处理15-16
• 1.6 研究的目的和意义16-17
• 1.7 本研究的主要内容17-19
• 第2章 试验内容与方法19-27
• 2.1 试验材料的化学成分19
• 2.2 试验流程19-21
• 2.3 摩擦磨损试验设备及试验方法21-22
• 2.4 拉伸试验设备及试验方法22-23
• 2.5 冲击试验设备及试验方法23-24
• 2.6 硬度试验设备及试验方法24
• 2.7 微观组织分析24-27
• 2.7.1 扫描电镜24
• 2.7.2 透射电镜24-27
• 第3章 预备热处理前后Cr5钢组织和性能分析27-35
• 3.1 概述27
• 3.2 Cr5钢的物相分析27-28
• 3.3 调质处理对Cr5钢组织和性能的影响28-33
• 3.3.1 调质处理前显微组织28
• 3.3.2 调质处理对Cr5钢组织的影响28-29
• 3.3.3 Cr5钢调质后的力学性能29-30
• 3.3.4 拉伸断.形貌分析30-31
• 3.3.5 冲击断.形貌分析31-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第4章 淬火温度对Cr5钢组织和性能的影响35-49
• 4.1 概述35
• 4.2 淬火温度对Cr5钢组织的影响35-36
• 4.3 淬火温度对Cr5钢硬度的影响36-38
• 4.4 淬火温度对Cr5钢摩擦磨损性能的影响38-44
• 4.4.1 Cr5钢支承辊的耐磨性简介38
• 4.4.2 五组试样在不同试验参数下的磨损失重量38-40
• 4.4.3 摩擦磨损形貌分析40-44
• 4.5 淬火温度对Cr5钢摩擦系数稳定性影响44-46
• 4.6 本章小结46-49
• 第5章 回火温度对Cr5钢组织和性能的影响49-59
• 5.1 概述49
• 5.2 回火温度对Cr5钢显微组织的影响49-50
• 5.3 回火温度对Cr5钢硬度的影响50-51
• 5.4 回火温度对Cr5钢碳化物形态和基体的影响51-54
• 5.4.1 回火温度对Cr5钢碳化物形态的影响51-52
• 5.4.2 回火温度对Cr5钢基体组织的影响52-54
• 5.5 回火温度对Cr5钢力学性能的影响54-57
• 5.5.1 力学性能测试54-55
• 5.5.2 拉伸断.形貌分析55-56
• 5.5.3 冲击断.形貌分析56-57
• 5.6 本章小结57-59
• 第6章 结论59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间的研究成果66

【参考文献】

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本文编号：1012332