5李烈军轴承钢组织缺陷的形成机理与控制研究.PPT

准平衡Fe-C相图和结晶过程示意图 （Ⅰ） （Ⅱ） （Ⅲ） （Ⅴ） （Ⅳ） 准平衡Fe-C相图和结晶过程示意图 Y Y1 H1 H2 实验材料 C Si Mn S P Cr Ni Cu 0.98 0.24 0.35 0.001 0.013 1.47 0.009 0.01 化学成分 热模拟试样规格 轴承钢GCr15的相变规律研究 实验方案 静态和动态CCT曲线的对比研究 动态CCT曲线研究示意图 GCr15轴承钢动态CCT曲线 （V=0.5、1、1.5、2、3、3.5、4、4.5、5、8、15、20℃/S） * 冷速速度℃/S 开始点Ps（℃） 结束点Pf（℃） 0.5℃/S 718.26 652.29 1 703.3 640.4 1.5 698.35 633.7 2 688.87 624.6 3 681.4 604.14 5 8 644.23 618.27 587.4 不同冷速下GCr15的珠光体相变温度 静态和动态CCT曲线的对比研究 * 网状碳化物 半网状 棒条状 网状 马氏体 半网状 马氏体 棒条状 珠光体 棒条状 残奥γ (a)：0.5℃/S； (b)：3℃/S；(c)：5℃/S； (d)：6℃/S ；(e)：8℃/S； (d)：10℃/S 不同冷速下GCr15的室温组织照片 当冷却速度由0.5℃.s-1升高到2℃.s-1，相变组织由粗片层的珠光体和沿晶界的白色网状碳化物组成。 当冷速增加到5℃.s-1，珠光体团的直径逐渐变小，在晶界上分布着棒状或线状的先共析渗碳体，碳化物网状不明显。随着冷速继续增加，相变组织主要由珠光体和马氏体组成，少量细小点状碳化物在基体中分布。 当冷速超过10℃.s-1，GCr15的室温组织主要由马氏体和部分残余奥氏体组成，在组织中看不到先共析渗碳体。 轧后提高冷速能够有效抑制网状碳化物，高冷速甚至可以完全消除网状碳化物，但是基体组织也会由珠光体向马氏体转变。 连续冷却的组织和二次碳化物特点 网状碳化物的形成机理和控制思路 GCr15是高碳铬轴承钢，在变形后的冷却过程中，首先析出二次渗碳体，元素C、Cr在奥氏体晶粒内部的扩散速度要远小于沿奥氏体晶界的扩散速度，因此二次碳化物多沿晶界以网状或半网状析出，这些碳化物逐渐彼此相连形成骨骼状的网状组织即形成网状碳化物。 GCr15轴承钢在高温变形后，快速冷却到珠光体转变温度附近，不仅可缩短奥氏体在生成碳化物区域的停留时间，同时也使C、Cr等元素的扩散系数大幅降低，减少扩散时间，这将减弱C、Cr向晶界处二次碳化物的聚集趋势，为消除网状碳化物创造有利条件。 变形后冷速和终冷温度是控制关键，动态CCT曲线的测定掌握了不同冷速下的相变温度，这是确定轧后分段冷却工艺控制网状碳化物的关键。 * GCr15网状碳化物的控制思路示意图 * 控制GCr15网状碳化物的实验方案 * (a)750℃淬水；(b)700℃淬水；(c)650℃淬水；(d)600℃淬水 3℃/S冷却到不同终冷温度淬水的组织照片 * (a)750℃空冷；(b)700℃空冷；(c)650℃空冷；(d)600℃空冷 3℃/S冷却到不同终冷温度空冷的组织照片 低冷速的分段冷却不足以消除网状碳化物 以3℃/s连续冷却的珠光体相变温度为681-604℃，在连续冷却组织中仍可以明显看到碳化物的网状形貌， 700℃珠光体相变尚未开始，随后的缓慢冷却使奥氏体较长时间停留在先共析渗碳体析出区，碳化物有足够的时间析出、长大并彼此相连，出现较为严重的网状组织；当终冷温度为650℃和600℃时，随后缓慢冷却在珠光体相变区间或珠光体相变接近完成，网状碳化物有所改善，但并没有得到很好地抑制。 这说明采用分段冷却工艺，3℃/s的冷速不足以消除GCr15中的网状碳化物。 * （a）T650淬水；(b) T620淬水；(c) T610淬水；(d) T600淬 8℃/S冷却到不同终冷温度淬水的组织照片 * 8℃/S冷却到不同终冷温度空冷的组织照片 (a)650℃空冷；(b)620℃空冷；(c)610℃空冷；(d)600℃空冷 半网状 棒条状 网状 棒条状 半网状 点状碳化物 棒条状 点状碳化物 棒条状 变形后冷速为8℃/s时，连续冷却条件下珠光体的相变开始温度为618℃。 尽管650℃的终冷温度下珠光体相变尚未开始，由于快速冷却细化了组织，低温降低了C、Cr的扩散系数, 碳化物析出情况已得到极大改善，并没有发现明显的网状组织，碳化物以半网状和棒条状为主。 当终冷温度降低到620℃和600℃，接近于珠光体相变开始温度或相变已经开始，以较快的冷速通过先共析渗碳体析出区域，先共析渗碳体来不及析出和长大，碳化物更倾向于颗粒状弥散分布，有效解决了网状碳化物的问题。 8℃/s的分段冷却有效解