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热变形对G80T高温轴承钢晶粒细化行为的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-10-26
以高温全淬透轴承钢G80T为研究材料，研究不同形变量下高温轴承钢G80T的组织转变行为及对应的硬度变化，研究不同热变形条件下的组织变化规律，为全淬透轴承钢的组织细化和性能提高提供指导，为G80T高温轴承钢的热加工工艺优化、细化晶粒，提高强度和韧性奠定初步的理论基础和试验指导。
目前国内外轴承中全淬透性轴承钢占85%以上，是制造轴承的主要材料，但是由于全淬透性轴承钢的韧性不足，轴承的可靠性明显不足。在合金成分不变的前提下，通过组织调控提高全淬透性轴承钢的韧性必然是未来轴承钢发展的趋势。为此，本课题以高温全淬透轴承钢G80T为研究材料，研究不同形变量下高温轴承钢G80T的组织转变行为及对应的硬度变化，研究不同热变形条件下的组织变化规律，为全淬透轴承钢的组织细化和性能提高提供指导，为G80T高温轴承钢的热加工工艺优化、细化晶粒，提高强度和韧性奠定初步的理论基础和试验指导。
本研究的试验钢为高温轴承G80T，其成分如表1所示。采用真空感应炉（VIM）和真空自耗（VAR）的双真空方式熔炼。为保证成分均匀，将铸态材料在1200℃下均匀化5h。
表1 试验钢的化学成分（质量分数，%）
C
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Cr
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Mo
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V
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Fe
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0.82
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4.11
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4.19
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0.97
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余量
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为了进行热压缩变形，将球化状态的钢材加工成Φ8mm×15mm圆柱体试样。压缩试验在Gleeble-3800热模拟试验机上进行，为减少试验过程中样品表面氧化，试验在氩气保护气氛下进行。在试样和压头之间放有石墨片润滑，以减小摩擦从而保证样品的均匀变形。此外放入钽片，以减少试样中心和表面的轴向温度梯度，使试样的温度均匀。试验时将试样以10℃/s加热到1200℃保温120s实现钢的奥氏体化。然后将加热的试样以5℃/s冷却到1050℃，以10s-1的热压缩变形速率进行热压缩试验。试验过程中，分别将试样压缩到0%（1200℃下保温120s后空冷）、20%、30%、40%、50%、60%和70%。变形后以5℃/s冷却到600℃后进行空冷。通过Gleeble-3800配备的计算机系统和Origin软件对变形过程的温度及应力、应变数据进行采集。在金相显微镜下，观察不同状态下试样切面心部的组织特征，进行热压缩形变量对组织演变和硬度变化的表征与测定。结果表明：
（1）通过热模拟压缩试验，证明了随着试样变形量的增加，高温高速轴承钢G80T的再结晶晶粒数目会增多。在1050℃的形变温度和10s-1的形变速率下，压缩形变60%后，G80T钢的晶粒尺寸可以从约22μm显著细化到2.8μm；同时硬度可以从820HV提高到895HV，因而热变形可以大幅度提高钢的力学性能。
（2）G80T钢的组织细化主要通过动态再结晶实现，未来有必要将动态再结晶和静态再结晶相结合进行组织调控。
（3）完全再结晶G80T钢的硬度提高主要是晶粒细化和晶界强化所赋予的，而未完全再结晶试样的硬度，不仅来自晶粒细化，同时还决定于未再结晶体积分数，反映出未再结晶组织中的位错密度高于再结晶晶粒的位错密度。
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