∅160 mm非调质钢棒材的显微组织和疲劳性能.pdf
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1、第卷第期上海金属,年月,作 者 简 介:高 华 耀,男,硕 士,工 程 师,主 要 从 事 非 调 质 钢、磨 球 钢 的 研 究 和 开 发,:非 调 质 钢 棒 材 的 显 微 组 织 和 疲 劳 性 能高 华 耀刘 栋 林李 振 华俞杰周湛龚 宝 声(江 苏 永 钢 集 团 有 限 公 司 特 钢 公 司,江 苏 张 家 港;海 天 塑 机 集 团 有 限 公 司,浙 江 宁 波)【摘 要】采 用 控 轧 控 冷 技 术 生 产 了 直 径 为,含 、和 (质 量 分 数)的 可 直 接 机 加 工 的 非 调 质 钢 棒 材。通 过 金 相 检验、疲 劳 试 验 和 力 学 性 能 测
2、 定 等 研 究 了 棒 材 的 显 微 组 织、力 学 性 能 和 疲 劳 性 能。结 果 表 明:棒 材表 面 至 距 表 面 处 的 晶 粒 度 为 级,显 微 组 织 为 珠 光 体 和 铁 素 体,珠 光 体 片 层 间距 为 ;棒 材 抗 拉 强 度 为 ,屈 服 强 度 为,断 后 伸 长 率 为,断 面收 缩 率 为,棒 材 距 表 面 处 的 疲 劳 强 度 为。【关 键 词】控 轧 控 冷,非 调 质 钢,疲 劳 性 能,珠 光 体,片 层 间 距中 图 分 类 号:文 章 编 号:()(,;,)【】,(),(),【】,微 合 金 化 非 调 质 钢 是 一 种 将 轧 制
3、 与 热 处 理 相结 合、省 略 调 质 工 序 的 新 型 节 能 结 构 钢,其 性 价 比优 于 传 统 的 调 质 钢,得 到 了 广 泛 应 用。可 直 接 机 加 工 的 大 尺 寸 非 调 质 钢 棒 材 的 生 产一 直 是 国 内 的 技 术 难 点。在 传 统 高 温(可 减 小变 形 抗 力)、高 速 热 轧 过 程 中,大 尺 寸 棒 材 心 部 和表 面 的 温 差 较 大,棒 材 心 部 的 再 结 晶 晶 粒 将 明 显长 大,而 且 尺 寸 越 大 越 显 著,影 响 棒 材 的 性 能。上海金属第卷 非 调 质 机 械 结 构 钢 中 仅 对直 径 小 于
4、的 非 调 质 钢 棒 材 提 出 了 明 确 的性 能 要 求,而 目 前 市 场 上 迫 切 需 要 以上 的 非 调 质 钢 棒 材,用 于 注 塑 机 拉 杆、油 缸 活 塞 杆等 杆 类 件。以 往 注 塑 机 拉 杆、油 缸 活 塞 杆 主 要 采用 调 质 钢 制 作,生 产 成 本 高 周 期 长、返 修 费 用 高,还 存 在 淬 火 开 裂、淬 火 变 形 较 大 等 问 题。为满 足 市 场 需 求,本 文 采 用 现 有 设 备 和 控 轧 控 冷 技术 生 产 了 的 非 调 质 钢 棒 材,改 善 了 棒 材的 力 学 性 能。试 样 制 备 和 试 验 方 法 试
5、 样 制 备研 究 用 非 调 质 钢 棒 材 的 生 产 流 程 为 铁水废 钢 电 炉精 炼真 空 精 炼连 铸缓 冷铸 坯 加 热开 坯待 温连 轧穿水缓 冷精 整称 重入 库,化 学 成 分 如 表所 示。表研 究 用 非 调 质 钢 棒 材 的 化 学 成 分 项 目质 量 分 数 标 准 测 定 值 试 验 方 法按 钢 及 钢 产 品 力 学 性 能试 验 取 样 方 法 及 试 样 制 备 从 棒 材 距 表 面(半 径)处 沿 轧 制 方 向 取 样 制 备 拉 伸 试 样;从棒 材 距 表 面 约、和 处 取 样 制 备金 相 试 样。在型 拉 伸 试 验 机 上 按 金
6、属 材 料 拉 伸 试 验 室 温 试 验 方 法 进 行 拉 伸 试 验。金 相 试 样 采 用 体 积 分 数 为的硝 酸 酒 精 溶 液 腐 蚀,采 用 型 光学 显 微 镜 和 型 场 发 射 扫 描 电子 显 微 镜 进 行 金 相 检 验。从 棒 材 距 表 面(半 径)处 沿 轧 制 方向 取 样 制 备 疲 劳 试 验 试 样,其 尺 寸 如 图所 示。按 金 属 材 料 疲 劳 试 验 旋 转 弯曲 试 验 方 法 ,采 用型 旋 转弯 曲 疲 劳 试验 机 进 行 旋 转 疲 劳 试 验,应 力 比为,点 弯曲 加 力,试 验 频 率 为,试 验 至 试 样 断 裂 或 旋
7、图旋 转 弯 曲 疲 劳 试 验 试 样 的 尺 寸 转 疲 劳 次 数 达 到 周 次 时 结 束。采 用 升 降法 测 定 疲 劳 强 度,有 效 试 样 数 量 为根 或 更 多。试 验 结 果 与 分 析 显 微 组 织图为 棒 材 表 面 以 下 不 同 部 位 的 显 微 组 织。从 图可 知,非 调 质 钢 棒 材 距 表 面 处 组 织 为 贝 氏 体 和 少 量 珠 光 体,其 原 因 是 棒 材 表面 与 水 直 接 接 触 冷 速 快,冷 却 速 率 处 于 连 续 冷 却转 变 曲 线 图 中 贝 氏 体 与 珠 光 体 交 界 处。随 着 与 棒材 表 面 距 离 的
8、 增 大,冷 却 速 率 降 低,珠 光 体 逐 渐 增多,并 析 出 网 状 先 共 析 铁 素 体,显 微 组 织 为 铁 素 体和 珠 光 体。随 着 与 表 面 距 离 的 进 一 步 增 大,铁 素体 增 多,其 形 态 从 短 杆 状 转 变 为 块 状,距 表 面和 处 铁 素 体 形 态 不 同,这 是 不 同 区 域 冷 速不 同 所 致。此 外,由 于 钢 中 含 微 量和,结合 控 轧 控 冷(低 温 轧 制 和 轧 后 快 速 冷 却)工 艺,棒材 组 织 能 显 著 细 化。微 量和与、结 合 形成 碳 化 物 在 晶 界 析 出,能 阻 碍 奥 氏 体 晶 粒 长
9、大,并为 后 续 的 相 变 提 供 更 多 的 形 核 位 置 从 而 获 得 细 小的 珠 光 体 团。距 棒 材 表 面 处 的 晶 粒 度 为 级,距 棒 材 表 面 处 的 晶 粒 度 为 级,距 棒 材 表 面 处 的 晶 粒 度 为 级。图为 棒 材 表 面 以 下 不 同 部 位 的 较 低 和 较 高倍 组 织。图表 明:棒 材 距 表 面和 处 的显 微 组 织 主 要 为 铁 素 体 和 珠 光 体,且 随 着 与 表 面距 离 的 增 大,铁 素 体 增 多,珠 光 体 团 尺 寸 增 大、数第期高 华 耀 等:非 调 质 钢 棒 材 的 显 微 组 织 和 疲 劳 性
10、 能 图 非 调 质 钢 棒 材 距 表 面()、()、()、()和()处 的 显 微 组 织 (),(),(),()()图 非 调 质 钢 棒 材 距 表 面(,)、(,)和(,)处 的 较 低()和 较 高()倍 组 织 ()()(,),(,)(,)量 减 少;距 表 面 处 铁 素 体 主 要 呈 块 状。距表 面和 处 的 珠 光 体 片 层 间 距 为 ,且 随 着 与 表 面 距 离 的 增 大 珠 光 体 片 层 间距 增 大。距 表 面 处 珠 光 体 呈 细 片 状 并 碎化、无 序 分 布,这 是 钢 材 具 有 高 强 韧 性 的 重 要 原 因之 一。距 表 面 处 珠
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