热处理工艺对耐磨钢球组织和性能的影响

发布时间：2017-04-23 21:12

  本文关键词：热处理工艺对耐磨钢球组织和性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着粉磨行业的不断发展,对作为粉磨介质之一的磨球提出了更高的综合性能要求。本文的研究对象分别为B2钢Φ120mm锻球和269B钢Φ80mm轧球。研究内容主要针对两种磨球在实际使用当中出现的开裂破碎现象,探究开裂原因并从热处理工艺方面进行优化改进。利用matlab软件对端淬试样和磨球的淬火温度场进行模拟用以指导试验,并通过对比试验和材料分析手段来确定不同热处理参数对磨球组织性能的影响。研究表明:(1)对于B2钢Φ120mm锻球,在使用中出现早期破碎的主要原因有两点。一方面,锻造前加热温度高达1100℃造成原始奥氏体晶粒粗大,降低了磨球在淬火后韧性。另一方面,淬火时磨球的内部温度高于表面温度,造成表面到心部的组织过渡变化较快,在距离磨球表面20mm~30mm处硬度从62.5HRC陡降到47HRC,增大了此处的开裂倾向。(2)对于269B钢Φ80mm轧球在淬火后出现开裂的原因是,当淬火温度高于720℃时,水冷70s后磨球心部温度高于Ms点,使心部在水冷阶段没有开始发生马氏体相变。这加大了马氏体转变的不同时性,并且钢材有中心疏松现象,二者结合使磨球在应力的作用下发生开裂。根据本文的研究结果,B2钢Φ120mm磨球采用二次加热淬火工艺可以显著提高使用过程中的抗破碎性能,即锻后空冷至200℃后放入820℃电阻炉中加热保温3h,出炉水冷2min并进行低温回火。经此处理后的磨球组织过渡均匀,在距离磨球表面20mm~30mm处硬度从57HRC缓降到50HRC,落球次数达到3000次以上,满足使用性能要求。269B钢Φ80mm磨球采用轧后预冷至700℃~720℃,在45℃水中冷却70s后进行200℃低温回火,磨球心部硬度能够达到55HRC并无开裂倾向,综合性能满足使用要求。
【关键词】：磨球 淬火 马氏体 淬透性 抗破碎性能
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1;TG161
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 磨球的分类及研究现状11-13
• 1.2.1 磨球的分类11-12
• 1.2.2 国外磨球的研究发展12
• 1.2.3 国内磨球研究发展与现状12-13
• 1.3 磨球热处理工艺概述13-17
• 1.3.1 磨球锻（轧）后余热热处理14-15
• 1.3.2 磨球二次加热淬火热处理15-17
• 1.4 计算机模拟技术17-18
• 1.5 本课题的研究意义及主要内容18-20
• 第二章 试验材料制备与研究方法20-31
• 2.1 磨球化学成分20-21
• 2.1.1 各元素在钢中的作用20-21
• 2.2 力学性能的检测21-24
• 2.2.1 硬度检测21-22
• 2.2.2 冲击韧性检测22-23
• 2.2.3 落球冲击试验23-24
• 2.3 微观组织观察24-26
• 2.3.1 金相试样的制备24
• 2.3.2 金相试样的观察24-26
• 2.4 端淬试验26-28
• 2.4.1 淬透性26
• 2.4.2 端淬试验的操作26-27
• 2.4.3 端淬试样硬度的测定27-28
• 2.5 磨球与端淬试样的淬火温度场模拟28-31
• 2.5.1 固态传热方程28-29
• 2.5.2 磨球淬火温度场的数学模型29-30
• 2.5.3 端淬试样淬火温度场的数学模型30-31
• 第三章 B2钢磨球的锻后余热淬火工艺研究31-51
• 3.1 锻后余热淬火磨球工艺流程31-32
• 3.2 锻后余热淬火磨球检测分析32-37
• 3.2.1 落球试验检测32-33
• 3.2.2 硬度分布检测33-34
• 3.2.3 金相组织分析34-36
• 3.2.4 组织过渡对磨球性能的影响36-37
• 3.3 加热温度对磨球组织性能的影响37-41
• 3.3.1 加热温度对力学性能的影响38-39
• 3.3.2 加热温度对组织的影响39-41
• 3.4 淬火温度对组织性能的影响41-46
• 3.4.1 淬火温度对试样组织性能的影响42-44
• 3.4.2 淬火温度对磨球性能的影响44-46
• 3.5 淬火冷却速度对硬度的影响46-50
• 3.5.1 端淬试样的冷却速度46-47
• 3.5.2 端淬试样的硬度47-48
• 3.5.3 冷却速度与硬度的关系48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 B2钢磨球的二次加热淬火工艺研究51-58
• 4.1 二次加热磨球硬度预测51-52
• 4.2 二次加热淬火磨球工艺流程52
• 4.3 二次加热淬火磨球检测分析52-57
• 4.3.1 落球试验检测52-53
• 4.3.2 硬度分布检测53-54
• 4.3.3 金相组织分析54-55
• 4.3.4 晶粒度对比分析55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 269B钢磨球热处理工艺研究58-70
• 5.1 磨球开裂原因的分析58-63
• 5.1.1 开裂磨球的宏观分析59-60
• 5.1.2 开裂磨球的微观分析60-63
• 5.1.3 磨球开裂原因总结63
• 5.2 预冷淬火温度对磨球性能的影响63-67
• 5.2.1 269B钢马氏体转变临界点的计算63-64
• 5.2.2 淬火温度对磨球内部温度变化的影响64-67
• 5.3 269B磨球最佳热处理工艺及验证67-69
• 5.3.1 力学性能67-68
• 5.3.2 金相组织68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 结论70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75

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