R73钢调质力学性能的试验研究

2010-09-26 02:20马忠存谢奎龙刘洪波付宪强王刘艳

大型铸锻件 2010年4期

马忠存谢奎龙刘洪波付宪强王刘艳

(东北特殊钢集团技术中心，黑龙江161041)

夹送辊是连铸设备上的重要部件，由于其苛刻的工作条件，经常导致辊身早期失效。目前，日、美、欧等国都采用堆焊方法制造夹送辊。夹送辊母材要有良好的强韧性匹配，同时保证有足够的疲劳寿命，在其表面堆焊马氏体耐热钢以达到耐热、耐蚀、耐磨的作用。本文通过在退火态R73锻件上取样并进行试样调质热处理，研究其力学性能与调质温度的关系，并指导生产实践。

1 实验材料、设备及方法

1.1 化学成分

试验用料为∅230 mm R73锻材，退火状态，炉号为V0680479，化学成分见表1。

1.2 试验设备及试验方法

表1 R73化学成分(质量分数，%)Table 1 The chemical composition of R73(mass faction，%)

拉伸试样、冲击试样取样方向均为纵向。拉力试验方法执行GB/T 228—2002标准，拉力试验机为长春材料试验机厂制造的WE30B液压式万能试验机；冲击试验方法执行GB/T 229—1999标准，冲击试验机为吴忠材料试验机厂制造的JB-30B型冲击试验机；试样淬火硬度为洛氏硬度，洛氏硬度试验方法执行GB/T 230.1—2004，洛氏硬度试验机为吴忠材料试验机厂制造的HR-150A型洛氏硬度计；试样调质硬度为布氏硬度，布氏硬度试验方法执行GB/T 231.1—2002，布氏试验机为山东莱州市试验机总厂制造的HRS-150型布氏硬度计。金相组织采用德国Neophot 32显微镜进行观察与照相，放大倍率为500。

R73淬火硬度试样分别在820℃、840℃、860℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃8个温度下保温40 min，水淬，测洛氏硬度，每个试样的硬度值为测定两点的平均值，在500倍下观察其显微组织状态。

R73调质处理拉力、冲击及硬度试样分别在880℃、890℃、900℃、910℃、920℃ 5个温度加热保温40 min，水淬，然后再分别在630℃、650℃、670℃回火2 h，测定力学性能，在500倍下观察其显微组织状态。

2 试验结果与讨论

2.1 淬火温度对硬度的影响

R73不同温度的淬火硬度结果如图1所示。可以看出，R73淬火硬度在820℃达到最高值，淬火温度升高至860℃以上后，淬火硬度随之继续下降。图2为R73淬火试样的组织照片。金相观察表明：820℃加热淬火，基本上已达到完全奥氏体化，得到全部马氏体组织。但由于奥氏体没有均匀化，部分区域的碳含量高于平均碳含量，因此硬度值较高。840℃加热淬火得到全部的板条马氏体组织，并且组织均匀，晶粒并未粗化。随着淬火温度的升高，残余奥氏体量增加，使硬度有所下降。

图1 R73不同温度下的淬火硬度Figure 1 R73 Hardening hardness at different temperature

2.2 R73调质热处理工艺的摸索

图3为R73调质状态性能指标随淬火温度的变化曲线。图4为R73调质状态性能指标随回火温度的变化曲线。图5为R73不同调质温度下的组织照片。

由图3可知，R73的力学性能指标对淬火温度不敏感，曲线比较平；由图4可知，R73的力学性能指标对回火温度有较强的规律性，即R73的伸长率、面缩率、冲击功随回火温度的升高而升高，而硬度、屈服强度、抗拉强度随回火温度的升高而降低。在880～920 ℃之间淬火，在630℃，650℃，670℃回火，R73的面缩率、屈服强度、抗拉强度及冲击值等指标均较高，但伸长率指标在630℃回火时较低。图5为调质试样的金相组织。金相观察表明：随着回火温度的升高，由于碳化物的充分析出，回火马氏体的方向性消失，组织更均

匀。920℃加热淬火试样仍保持细小均匀的晶粒。综上所述，在890～920℃淬火，在650～670℃回火可以得到较好的综合力学性能。