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回火时间对高温轴承钢组织和性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-01-22
随回火时间的延长，高温轴承钢的强度和硬度逐渐增加，而钢的塑性和冲击性能逐渐降低。
近年来，随着国内外航空航天技术的飞速发展，轴承逐渐面临着高温、高转速、高腐蚀性等苛刻工作环境的考验，对轴承用材料各方面性能的要求也越来越高，尤其是要求轴承在特殊工作条件下必须拥有较高的强度和良好的韧性。具有良好强度和韧性匹配的轴承钢，一般是通过优化合金元素和一系列热处理制度处理后获得超细马氏体板条、沉淀析出相和残余奥氏体来达到钢强韧化的要求。
本项目所选的试验材料为一种耐高温轴承钢，它是采用低碳马氏体和二次硬化机理所设计的，具有较高的抗拉强度、断裂韧性和耐腐蚀性能以及一定的耐热性能。试验主要研究回火时间对试验钢微观组织和力学性能的影响规律，为选择合适的热处理工艺提供依据。
本试验所用的高温轴承钢的主要化学成分（质量分数，%）为0.18C、16.0Cr、12.8Co、4.8Mo、2.4Ni，余量Fe。钢锭经过真空感应熔炼（VIM）和真空自耗重熔（VAR）熔炼后进行锻造，在1100℃下锻造成Φ100mm的棒料，锻造时保证终锻温度在900℃以上。沿棒料纵向切取试样，将试验钢在1060℃下固溶1h，迅速放入机油中淬火至室温后，装入冷柜进行-82℃冷处理2h，随后进行500℃高温回火处理2h。回火完成后重复上述冷处理和高温回火处理各1次，以稳定试验钢的组织性能。根据高温轴承的使用要求，设计回火时间分别为2、5、10、20、50和100h。
室温力学性能测试采用Φ5mm圆棒拉伸标准试样，根据GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》标准在WDT-10电子拉伸试验机上进行。室温冲击测试根据GB/T 229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》在JBN-300B型冲击试验机上进行。采用TME公司的TH300型洛氏硬度计在载荷砝码为150kg时进行硬度测试，试验值误差为±2HRC，每个试样打4点，取4点的平均值作为有效硬度值。采用Olympus GX51图像分析仪进行显微组织观察。
试验结果表明：随回火时间的延长，高温轴承钢的强度和硬度逐渐增加，而钢的塑性和冲击性能逐渐降低。回火时间的延长促进了试验钢中第二相的析出和长大，由于第二相的析出强化，使得钢的强度和硬度提高。冲击断口韧窝中析出相的数量随回火时间的延长逐渐增加，且尺寸有所增大，冲击断口中典型韧窝形貌逐渐减少，断裂机制逐步由韧性撕裂向解离断裂转变。试验钢经500℃×100h长时间回火后有少量μ相析出，μ相的析出使钢的塑性降低。
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