熱處理對(duì)加工中心軸承用不銹鋼組織和力學(xué)性能的影響
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試，手機(jī)瀏覽可能無(wú)法正常使用！CNC加工中心是加工制造業(yè)不可或缺的工具，隨著中國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)于加工中心精度、加工能力、自動(dòng)化水平提出了更高的要求W。加工中心主軸及軸承制造是加工中心關(guān)鍵技術(shù)之_，其中軸承作為重要的基礎(chǔ)機(jī)械零件，工作環(huán)境惡劣，是最容易發(fā)生失效的部件之_，其質(zhì)量好壞直接決定了加工中心可靠性、精度、性能及壽命，其制造水平是機(jī)械工業(yè)水平高低的重要標(biāo)志之_p_\ —般用于制造軸承的材料均對(duì)耐磨性、精度、穩(wěn)定性有較高的要求。為了提高使用壽命，在高端加工中心中還對(duì)耐蝕性提出了要求。不銹鋼軸承鋼是為適應(yīng)耐蝕性等要求發(fā)展起來(lái)的一種特殊軸承鋼，主要包括高碳鉻不銹軸承鋼、高溫不銹軸承鋼、含氮不銹軸承鋼，在高端儀器、石油、造船、加工中心行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用[4_5]。由于含氮馬氏體不銹軸承鋼的耐腐蝕性和接觸疲勞壽命等性能均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)高碳鉻不銹軸承鋼，逐漸成為軸承制造用鋼的新選擇和研究熱點(diǎn)[6]。馬氏體不銹軸承鋼在加工前一般需要經(jīng)過(guò)球化退火處理以降低硬度，便于切削加工，同時(shí)改善組織為最終熱處理做準(zhǔn)備；在工件加工完成后還需進(jìn)行淬火處理以提高硬度、強(qiáng)度，最后對(duì)工件進(jìn)行低溫回火處理，以降低殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸熱處理工藝合適與否是決定能否得到合格軸承工件的關(guān)鍵因素之一。本研究采用真空感應(yīng)爐冶煉了一種含氮不銹軸承鋼，對(duì)試驗(yàn)鋼進(jìn)行了不同溫度的淬火、回火，研究了試驗(yàn)鋼組織及硬度的影響規(guī)律，為該類(lèi)軸承鋼的熱處理工藝制訂提供依據(jù)。1試驗(yàn)材料及方法本研究采用50kg真空感應(yīng)爐冶煉試驗(yàn)鋼，其化學(xué)成分如表1所示。采用模鑄法鑄成鋼錠，將鋼錠加熱至1200°C，保溫120min，鍛造成c^Omm的圓棒。對(duì)鍛造的試驗(yàn)鋼圓棒進(jìn)行球化退火處理，球化退火工藝及球化退火后的組織分別如圖1所示。球化退火后主要為球狀鐵素體，硬度為215HB，利于機(jī)械加工。采用VHQ-122L-06型真空爐對(duì)球化退火后的試驗(yàn)鋼進(jìn)行淬火處理，淬火加熱溫度為1000、1030、1050、1070°(：，保溫15111丨11，冷卻方式為油冷；將淬火后的鋼板進(jìn)行-80°C深冷處理，深冷處理介質(zhì)為液氮;最后對(duì)深冷處理后的試樣進(jìn)行回火處理，回火溫度分別為 150、250、350、450、550、650 °C，保溫時(shí)間為2h。表1試驗(yàn)鋼材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù) c Si Mn P S Cr Mo N 0.34 0.74 0.58 0.009 0.006 16.6 1.08 0.48 將熱處理金相試樣磨平、拋光后用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，腐蝕時(shí)間為8s;采用OLYMPUS金相顯微鏡對(duì)顯微組織進(jìn)行觀察，并采用QUANTA-400掃描電鏡對(duì)不同熱處理的試樣組織及第二相進(jìn)行了觀察；采用MC010-HRS-150型數(shù)顯洛氏硬度計(jì)測(cè)量試驗(yàn)鋼的硬度值，測(cè)量時(shí)分別取3個(gè)點(diǎn)的平均值作為最終硬度值。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1熱處理工藝對(duì)組織的影響圖2為球化退火后的試驗(yàn)鋼在1030 °C淬火、1030°C淬火+-80°C深冷處理及1030 °C淬火+-80 °C深冷處理+150 °C回火熱處理狀態(tài)下的顯微組織。由圖可以看出，試驗(yàn)鋼在淬火處理后組織中主要為細(xì)小的板條馬氏體+大量殘余奧氏體+未溶析出相，其中白色塊狀為殘余奧氏體，對(duì)此時(shí)的奧氏體含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，大約占到60%左右。這主要是因?yàn)樵诩訜嶂?030 °C時(shí)奧氏體化，大部分碳化物分解，合金元素固溶于奧氏體，此時(shí)Ms點(diǎn)較低，淬火冷卻至室溫時(shí)仍有較多奧氏體未向馬氏體轉(zhuǎn)變；當(dāng)進(jìn)行一8〇°C深冷處理時(shí)，奧氏體進(jìn)一步向馬氏體轉(zhuǎn)變，殘余奧氏體含量減少，此時(shí)殘余奧氏體含量降低至22%左右；當(dāng)進(jìn)一步進(jìn)行低溫回火處理時(shí)，殘余奧氏體含量進(jìn)一步減少，此時(shí)組織主要轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體+少量殘余奧氏體+碳化物，殘余奧氏體含量約為14%左右。2.2淬火溫度對(duì)組織和硬度的影響圖3為不同淬火溫度的試驗(yàn)鋼回火組織掃描照片。試驗(yàn)鋼淬火并深冷處理后均在150°C回火。由圖可以看出，當(dāng)淬火溫度為1000 °C時(shí)，試驗(yàn)鋼回火馬氏體基體中有大量細(xì)小的第二相粒子，呈圓球狀均勻分布，部分第二相粒子還呈現(xiàn)鏈狀聚集；當(dāng)淬火溫度提高至103CTC時(shí)，第二相粒子數(shù)量明顯減少，同時(shí)尺寸也減小，鏈狀分布的第二相粒子幾乎完全消失；當(dāng)淬火溫度進(jìn)一步提高至1050 °C時(shí)，回火馬氏體基體有所粗化，第二相粒子含量進(jìn)_步減少，當(dāng)淬火溫度達(dá)到1070°C時(shí)馬氏體組織粗化己十分明顯，第二相粒子幾乎完全溶解。圖4為不同淬火溫度對(duì)試驗(yàn)鋼回火硬度及組織中殘余奧氏體含量的影響，試驗(yàn)鋼淬火并深冷處理后均在150°C回火。由圖可以看出，在單純淬火時(shí)，試驗(yàn)鋼硬度值在1000°C時(shí)******，為56.5HRC左右，這主要是由于在KKXTC以下時(shí)，隨著溫度提高，具有較低溶點(diǎn)的碳化物粒子溶解,C等元素逐漸固溶于基體，使得淬火后的馬氏體組織具有較高硬度，當(dāng)溫度超過(guò)1 ooo°c時(shí)，氮化物等高熔點(diǎn)第二相粒子逐漸溶解，基體分布的第二相粒子大量減少，同時(shí)合金元素的增加使得風(fēng)點(diǎn)下降，淬火后的殘余奧氏體含量增加，因此硬度明顯降低。在淬火+深冷以及淬火+深冷+回火時(shí)，試驗(yàn)鋼的硬度值變化規(guī)律幾乎一致，說(shuō)明回火過(guò)程中殘余奧氏體含量的減少對(duì)于硬度的提高和馬氏體中碳化物析出對(duì)硬度的降低兩者幾乎相互抵消，隨著淬火溫度的提高，硬度值先升高后降低，淬火溫度為1030°C時(shí)試驗(yàn)鋼能獲得最高的回火硬度，回火組織中殘余奧氏體含量大約為14%，而當(dāng)繼續(xù)提高淬火溫度時(shí)，殘余奧氏體含量逐漸增加，硬度下降。2.3回火溫度對(duì)組織和硬度的影響圖5為不同回火溫度的試驗(yàn)鋼回火組織掃描照片，試驗(yàn)鋼在1030°C淬火并深冷處理后在不同溫度回火。由圖可以看出，當(dāng)回火溫度低于250°C時(shí)，組織主要為回火馬氏體，組織呈現(xiàn)明顯的板條形態(tài)，其上分布著較多的圓球狀的第二相粒子；當(dāng)回火溫度在350?450°C時(shí)，主要組織為回火屈氏體，在呈板條狀的鐵素體基體上分布，第二相粒子尺寸有所長(zhǎng)大；當(dāng)回火溫度達(dá)到550°C以上時(shí)，第二相粒子明顯粗化，此時(shí)的基體組織主要為回火索氏體，馬氏體板條形態(tài)完全消失„圖6為不同回火溫度的試驗(yàn)鋼回火硬度，試鋼在1030 °C淬火并深冷處理后在不同溫度回火。由圖可以看出，當(dāng)回火溫度低于350 °C時(shí)，隨著回火溫度升高，試驗(yàn)鋼回火硬度略微降低，這是由于低溫回火時(shí)，提高回火溫度有利于馬氏體基體中碳、氮化物析出，降低了硬度，最低硬度為57HRC;隨后繼續(xù)提高回火溫度試驗(yàn)鋼回火硬度又有所提高，450 °C回火時(shí)達(dá)到60HRC，當(dāng)進(jìn)一步提高回火溫度時(shí)，試驗(yàn)鋼硬度值迅速降低，當(dāng)回火溫度達(dá)到650 °C時(shí)，硬度值僅有34HRC3結(jié)論(1) 試驗(yàn)鋼淬火組織為板條馬氏體+大量殘余奧氏體+未溶析出相，經(jīng)-80 °C深冷處理、低溫回火處理后殘余奧氏體含量逐步減少。(2)隨淬火溫度提高，回火馬氏體基體逐漸粗化，第二相粒子數(shù)量逐漸減少，尺寸也有所減?。辉诖慊?深冷處理或者淬火+深冷處理+回火時(shí)，硬度值先提高后降低，淬火溫度為1030 °C時(shí)獲得最高的回火硬度。(3) 隨回火溫度提高，基體組織逐漸由回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹎象w、回火索氏體，第二相粒子逐漸粗化；硬度先幾乎不變，當(dāng)溫度超過(guò)450 °C時(shí)硬度值迅速下降，650°C時(shí)降低至34HRC。海天精工是一家集銷(xiāo)售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門(mén)加工中心、雕銑機(jī)、石墨機(jī)、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！聲明：本站文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，所有內(nèi)容不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任！