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    6CrW2Si鋼剪刃的強韌化處理

    2018-11-02 10:04  瀏覽次數:
    6CrW2Si鋼制冷剪刃,原最終熱處理采用860、890 ℃,由淬,然后根據硬度要求確定回火溫度。長期以來,由于“堆刃”和“崩刃”,使這一產品處于使用壽命較低的水平(不如常州產品)·為此,通過各種奧氏體化溫度對該鋼強度、硬度、韌性及顯微組織的影響的試驗研究,得出了最住奧氏
    體化溫度〈940、960 ℃)和適當的回火溫度(350、370 ℃),使該鋼茯得了強韌化效果。
    按新工藝生產的6CrW2Si鋼冷剪刃,在鞍鋼冷軋廠碎邊剪上安裝使用結果是恚最高天數9天/刃,平均為7天/刃。而常州剪刃最高使用天數 7天/刃,平均為5天/刃。這樣,一舉超過了常州剪刃的使用壽命。

    6CrW2S是一種耐沖擊工具鋼,國內普遍用作冷剪切刃具。通常生產工序為:鍛造乛球化退火(或其他預備熱處理)乛粗加工乛淬火乛回火乛精加工〈有的附加退磁處理)。其最終熱處理,長期生產已經形成了比較固定的工藝,即860一 890 ℃油淬,再根據所需要的硬度,確定
    回火溫度。但其使用壽命一般仍不高。
    冷剪刃的失效原因,主要是磨損和崩裂。也就是通常所說的“堆刃”和“崩刃”。為提高剪刃的抗磨損能力,必須提高硬度,改善抗粘著性;為提高剪刃的抗崩裂能力,必須提高韌性,改善斷裂抗力。其結果,往往是硬度一高則易崩刃,而韌性一高則又易堆刃,對每一種使用條
    件來說,其合適的硬度、韌性范圍比較狹窄,因而控制較難。為提高剪刃使用壽命,充分發揮材料潛力,獲得最佳強度、韌性配合,有必要選擇強韌化處理工藝。
    本文研究了各種奧氏體化溫度,對6 CrW2Si鋼強度、硬度、韌性及顯微組織的影響,找出了最佳奧氏體化溫度,并測定了不同回火溫度下的性能,為制定強韌化處理工藝提供了理論依據。

    、試樣及試驗方法

    采用普通成分6CrW2Si鋼坯,鍛制成300 × 300 × 20mm的板坯,經球化退火處理后,再加工成拉力試棒(+10mm) 沖擊試樣(10 × 10 × 55mmC型,缺口如圖 1)、斷裂韌性試樣〈巧× 30 × 120mm),硬度和金相試樣(30 × 30 × 15mm)。電鏡觀察用沖擊后的梅氏試樣。
    鞍鋼技術
    奧氏體化溫度選擇試驗,工藝如表1。淬火加熱在鹽浴爐中進行,回火用箱式電爐。最佳淬火溫度確定后,再進行不同溫度的回火試驗·回火試驗工藝如表2。
    褻1 真體化彥選擇試驗

    序號
      回 火
    淬火溫度 ℃ 加熱系數 min/mm 淬火介質 回火溫度 ℃ 回火時間 h
     
      830
    860
    890
    920
    950
    1000
     
     
    油油油
    200
    200
    200
    200
    200
    200
    LD
    0
    -0
    5
    -0
    回 火 試驗
    試樣序號 1 2 3 4 5
    回火溫度· ℃ 回火時間,h 200
    3.5
    300 400 600 600
    拉伸試驗在60t萬能拉伸試驗機上進行,沖擊試驗用36 f · m擺錘沖擊試驗機.斷裂韌性采用三點彎曲試樣。
    R 1 2。9
    55
    圖1 C型沖擊試樣

    、試驗結果及其分析

    1 ,顯微蛆織
    不同奧氏體化溫度淬火后的顯微組織,如圖2一7所示。隨著淬火溫度的提高,碳化物不斷固溶。金相觀察表明,890 ℃ 以上碳化物才基本溶解。奧氏體化溫度低時,不僅合金碳化物固溶困難,而且溶解后擴散也較緩慢。這就使得奧氏體成分極不均勻,碳和合金元素濃度差異很大。原碳化物所在區域,濃度高于其他區域。淬火后,各區域的轉變機制不同,其組織如圖2,3所示,極不均勻。電鏡觀察,系由細針狀馬氏體及明顯的鐵素體組成。這種鐵素體直至890 ℃,尚有微量殘留。920 ℃以上,為針狀馬氏體,且隨著奧氏體化溫度的繼續升高,馬氏體針逐漸粗大。 1000 ℃時,馬氏體針最大。殘余奧氏體量也會逐漸增多。電鏡觀察表明,馬氏體皆為針狀,沒有象5 Cr № M叭60Si12M等鋼那樣,淬火溫度升高時,呈現板條馬氏體。原因尚待進一步研究。
    620 ×
    2 830 ℃淬火200 ℃回火的組織
    6 20 × 圖3 860 ℃淬火200 ℃回火的組織
    6 20 ×
    圖4 890 ℃淬火200 ℃回火的組織
    6 20 ×
    圖6 950 ℃淬火200 ℃回火的組織
    2 ·奧氏體化渥度對強度、硬度的影晌強度硬度是剪刃的主要性能指標,對抗磨損起著重要作用。不同奧氏體化溫度淬火后的強度、·硬度變化,示于圖8,
    9。溫度對。b、HRC的影響趨勢相近,
    830 860 890 920 950 1000 溫彎
    圖8奧氏體化溫度與硬度的關系
    620 ×
    圖5 920 ℃淬200 ℃回火的組織·
    6 2 0 ×
    圖7 100p ℃淬火?00 ℃回火的組織
    即隨著奧氏體化溫度的升高,耵“ •HRC值均逐漸升高,并在950近出現“峰恤” 然后下降。分析認為,這是因為奧氏體化溫度較低時,碳化物不能充分固溶,因而基體未能得到充分強化。加之存在先析出
    260
    230
    830 86n 890 920 950 1000 溫度℃
    圖9奧氏體化溫度與抗拉強度的關系
     
       
    的鐵素體,故強度、硬度不高。950 ℃時碳化物溶解,而且奧氏體均勻,淬火后得以充分強化。溫度再高,則奧氏體晶粒長大的影響突出起來,殘留奧氏體量增多,所以強度、硬度指標又復下降。
    5 ·奧氏體化溫度對沖擊、斷裂韌性的
    韌性是剪刃抗崩裂的重要指標。各奧氏體化溫度淬火后的沖擊韌性、斷裂韌性情況,示于圖10,11。隨著奧氏體化溫度的升高,斷裂韌性和沖擊韌性均呈非線性的增高。890 ℃以前和950 ℃以后,KI C值增加幅度較大。淬火溫度低時,組織不均勻,加之未溶碳化物的存在,破壞了基體的連續性,使韌性降低; 950 ℃以上,由于殘留奧氏體量增加,阻礙裂紋擴展,故韌
     
    850 86u 890 920 950 m00 溫度,•c
    奧氏體化溫度與抗拉強度的關系
     
    830 860 89U 920 950兇0
    圖11奧氏體化溫度與斷裂韌性的關系
    性提高,特別是斷裂韌性值提高更大。圖 10和圖11表現的ak值與K I C值,是隨淬火溫度遞增的,直到1000 ℃時尚未出現下降的趨勢。超過950 ℃時,硬度和強度下降,如果繼續提高溫度,追求韌性值的上升,則在實用上受到限制。
    4 ·回火后的機械性能
    經950 ℃淬火,然后于200、500 ℃區間各個不同溫度回火后的機械性能,分別示于圖12,13,14,15。與其他中碳工縣鋼一樣,隨著回火溫度的提高,。b、H RC 值逐漸降低,a K、K 1 c值逐漸升高。并因回火過程各階段的組織之不同,機械性能的變化幅度亦不相同。但值得指出的是,提高淬火溫度后,回火的硬度韌性指標,均比按傳統工藝(圖中虛線所示)處理的好。而且基本上消除了回火脆性向,這可能是由于高溫奧氏體化處理,凈化了晶界之故。

    溫度,•c
    圖1 2 回火溫度與抗拉強度的關系
     

    溫度,〔

    回火溫度與硬度的關系
     
    200 300 400 500 圖14回火溫度與沖擊韌性的關系

    圖15回火溫度與斷裂韌性的關系
    5 ·分析
    試驗證實,提高6CrW2Si剪刃鋼的奧氏體化溫度,因碳化物充分固溶,強化了基體,同時奧氏體均勻化,使綜合機械性能明顯提高。抵消了晶粒粗大帶來的副作用?;鼗鹬?,綜合機械性能也一直保持這種優勢。這一結果,與國外資料〈奧氏體化溫度960 ℃)是一致的。

    四、實際應用結果新工藝生產的剪刃用在冷軋廠硨邊剪上,獲得了良好的效果。碎邊剪是一種飛剪(60 × 120 × 65 Omm),要求有較高的沖擊韌性和硬度。過去我廠制造的碎邊剪,圖紙要求硬度為HRC48、52。按照這個硬度生產的剪刃使用壽命只有3天,如果將剪刃硬度提高到HRC50、55,在使用中就出現崩刃現象。為此,我們將剪刃先經過760 ℃的不完全退火,然后經過 940 ℃的油淬,350、370 ℃回火4h后空冷,得到的硬度為HRC54一58。最高使用天數是9天/刃,平均為7天/刃。而常州剪刃最高使用天數7天/刃,平均為5天/刃,超過了常州的剪刃使用壽命。五、結論

    1 · 6 CrW2Si剪刃鋼在890 ℃以下淬火,不能充分發揮此鋼潛力。920 ℃以上最好是950 ℃淬火,因充分固溶強化,可以獲得最佳綜合機械性能多
    2 ·經過950 ℃奧氏體化處理,回火后的機械性能不僅比傳統工藝的好,而且由于高溫奧氏體化,基本消除了回火脆性傾向
    3 ·實際使用結果表明,這樣處理的剪刃比傳統工藝的耐磨性好,提高了使用

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