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GCr15轴承钢残余奥氏体定量测试标样制备方法及其关键技术研究

柴泽  
【摘要】:GCr15轴承钢是轴承钢的典型钢种,性能良好、应用广泛,经淬回火后,其显微组织中不可避免地存在一定量的残余奥氏体。残余奥氏体含量多少与材料的力学性能、服役行为、尺寸稳定性等密切相关。因而残余奥氏体的定量化检验与控制对先进制造业中轴承零部件制造工艺技术的提高有重大意义。 本工作首先研究了准确测定GCr15轴承钢中残余奥氏体含量的方法。利用X射线应力仪在扣除碳化物影响时可准确测定残余奥氏体的含量;而利用X射线衍射仪测定时,由于衍射峰重叠、分峰拟合、碳化物等因素的影响而存在相对较大的误差;电子背散射衍射(EBSD)方法则可作为一种参考方法。 利用X射线衍射方法系统地研究了试样表面经机械加工、热处理造成的影响层、表面状态对残余奥氏体含量测定的影响。结果表明,试样表面的影响层及不同表面状态对测定结果都有很大的影响。实际测定时,应预先去除试样表面影响层并抛光处理。 采用正交试验方法优化了残余奥氏体含量测定时的试验参数。结果表明,不同残余奥氏体含量的试样应选择不同的试验参数来测定;奥氏体含量为5%时,准直管直径、X管管压/管流、奥氏体计数时间与马氏体、奥氏体2θ扫描范围5个参数对试验结果的影响都是显著的。残余奥氏体含量为10%时,准直管直径和奥氏体2θ扫描范围对试验结果的影响是高度显著的,其它参数影响不显著。 采用定量金相法、EBSD方法、热力学计算方法及电解萃取法测定了碳化物含量,并讨论了碳化物对残余奥氏体含量测定的影响。结果表明,碳化物对残余奥氏体含量测定结果有一定的影响,主要表现在其对残余奥氏体含量计算过程、马氏体和奥氏体衍射强度的影响。电解萃取法是一种准确测定碳化物含量的方法;当要求不高时,可采用定量金相法、EBSD方法和热力学计算方法估算碳化物的含量。 研究了残余奥氏体含量、碳化物含量的控制技术及其与热处理工艺之间的关系,并得出了残余奥氏体含量测定结果的修正曲线。实际应用时,在碳化物含量未知条件下可根据热处理工艺对残余奥氏体含量测定结果进行修正。 通过与外部实验室的比对,完成了X射线衍射法、电解萃取法等试验方法测定结果的验证。初步完成了试样中残余奥氏体含量定值方法的验证。 依据相关标准对碳化物含量、残余奥氏体含量已知的GCr15轴承钢试样进行了均匀性、稳定性检验与定值分析。结果表明,试样中残余奥氏体、碳化物分布均满足均匀性要求;在-40℃~40℃温度范围内、室内存放14周的试样(冷处理后)中残余奥氏体的稳定性均是合格的;残余奥氏体含量测定原始数据经离群值检验、正态性检验及等精度检验统计处理后,定值结果为12.0%±0.2%(体积分数),标准偏差为0.14%,碳化物含量为7.5%。初步形成了碳化物含量、残余奥氏体含量已知的残余奥氏体标样制备工艺方法。


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