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不同時間深冷處理對GCr15軸承鋼綜合力學性能的影響

發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時間：2016-02-17

對GCr15鋼經不同深冷處理時間后的微觀組織、殘余奧氏體含量、力學性能及磨損性能的變化進行了較為全面的研究，以期為生產實際提供參考。

?GCr15為過共析高碳鉻軸承鋼，隨著裝備制造業(yè)的發(fā)展，對其綜合力學性能要求越來越高，現(xiàn)有許多與其相關的研究探討。通過雙細化工藝，將GCr15鋼的彎曲強度提升29.7%、沖擊韌性提升100%、耐磨性提升35%；對GCr15鋼進行不同等溫淬火試驗后得到馬氏體和下貝氏體的復相組織，沖擊韌性、抗彎強度和撓度都有提升。研究表明，深冷處理后，材料的沖擊韌性有所下降。但對GCr15鋼經深冷處理后性能的全面影響研究還較少。因此，研究人員對GCr15鋼經不同深冷處理時間后的微觀組織、殘余奧氏體含量、力學性能及磨損性能的變化進行了較為全面的研究，以期為生產實際提供參考。

試驗用GCr15鋼的主要化學成分（質量分數）見表1：

表1??GCr15鋼的化學成分（ω，%）

元素	C	Cr	Si	Mn	P	S	Fe
含量	0.960	1.420	0.280	0.350	≤0.027	≤0.020	余量

先對原材料進行等溫球化退火預處理：790℃×5h后爐冷至300℃以下出爐空冷。再對加工后的試樣進行淬火處理：820℃×20min，油冷。淬火后的試樣隨機分為4批，其中1批直接低溫回火處理，另外3批在淬火冷卻后10min內浸入液氮中，浸泡1～6h后取出，待升溫至室溫后進行低溫回火處理。低溫回火工藝均為160℃×1.5h。

用OLYMPUS?PGM3型光學金相顯微鏡觀察分析微觀組織形貌。在HRD-150洛氏硬度計上測量試樣硬度。利用JBN-300B型擺錘沖擊試驗機進行200N、120°的沖擊試驗，測定不同處理條件下的沖擊功Aku。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著深冷時間的延長，硬度呈緩慢上升趨勢，深冷6h與未作深冷處理的試樣相比，硬度升高1.6HRC，沖擊功下降0.5J。這是由于經過深冷處理后，GCr15鋼組織中的殘余奧氏體明顯減少，馬氏體組織含量增多，其晶格畸變程度降低，晶格常數變小，馬氏體組織平均降低，并且伴隨有較多的均勻細小的硬質碳化物顆粒在馬氏體基體上彌散析出，產生析出強化效應，提高了鋼的硬度。殘余奧氏體組織向馬氏體轉變，降低了對沖擊功的吸收。

深冷處理后試樣耐磨性能明顯提高，且隨深冷處理時間延長而逐漸增高。試驗中，GCr15鋼強化方式有相變強化和析出強化。深冷處理時，殘余奧氏體向馬氏體轉變，馬氏體基體中過飽和C原子二次析出，即相變強化和析出強化共同作用，提高了鋼的硬度和耐磨性能。同時，經深冷處理后的試樣與未經深冷處理的相比，碳化物體積分數明顯增加及大量細小碳化物析出，同樣可提高鋼的耐磨性。

綜上所述：

（1）深冷處理可提高GCr15鋼的硬度，但沖擊韌性小幅下降；

（2）深冷處理過程中GCr15鋼中的殘余奧氏體轉化為馬氏體，深冷處理6h后殘余奧氏體含量大幅下降；

（3）經深冷處理后，GCr15鋼的耐磨性能明顯提高。

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