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23MnNiCrMo54圆环链用钢组织及性能研究

封秀敏  
【摘要】: 国产23MnNiCrMo54圆环链钢虽然与日本进口的23MnNiCrMo54钢有相同的化学成分,但是利用它在制作圆环链时却存在着变形不均、疲劳寿命低等问题。为此,在对两种不同产地的23MnNiCrMo54钢进行深入研究的基础上,我们发现国产钢存在着组织不均的现象,尤其是碳化物的形态不规则和分布不均匀。进一步的研究表明国产钢存在着严重的合金元素Mo和Cr的偏析。为使国产的23MnNiCrMo54钢能够赶上或超过日本进口的同类钢的性能水平,必须获得细小均匀的球状碳化物组织。但是,低碳钢与高碳钢不同,组织中存在着明显的碳分布不均匀的现象,从而使低碳钢的球化处理比较困难。为此,在通过1150℃×6h扩散退火消除合金元素的成分偏析的基础上,我们主要采取了两种工艺措施实现低碳钢的均匀化:形变和非形变热处理 1.23MnNiCrMo54钢经880℃×0.5h淬火后在680℃-720℃范围内回火,随着回火温度的升高,铁素体回复再结晶的倾向增大,碳化物粒子析出量增多。回火温度升至720℃时,碳化物粒子有聚集长大的趋势。且在回火温度一定的条件下,随着回火时间的延长,铁素体回复再结晶的倾向增大,碳化物粒子析出量增多。因此,700℃×10h回火有利于获得均匀细小碳化物粒子。 2.在700℃×10h高温回火之前,在500℃增加一个中间回火更有助于23MnNiCrMo54钢获得细小弥散分布的碳化物粒子,同时钢的力学性能也得到显著改善。 3.在600℃和650℃分别对23MnNiCrMo54钢进行形变热处理能大大促进碳化物的析出,且23MnNiCrMo54钢形变处理后的微观组织受Z参数和变形量的影响。Z参数和变形量较大时,获得等轴状铁素体及弥散分布的粒状碳化物组织;反之,除了铁素体和弥散分布的粒状碳化物外,还存在部分贝氏体组织。且Z参数越小,贝氏体数量越多,尺寸越大。 4.23MnNiCrMo54钢形变热处理后分别在变形温度回火,更进一步促进了碳化物颗粒的均匀析出。同时由于形变能的释放使钢的硬度降低,符合圆环链编链要求。因此,采用形变热处理使23MnNiCrMo54钢获得理想微观组织的最佳工艺条件为: 650℃变形,变形量:0.5,变形速率:0.1s~(-1),650℃×3h回火。


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