耐磨板具有優(yōu)異的綜合耐磨性能和冷熱加工工藝性能,在300℃時(shí)其硬度仍能保持在58HRC以上,因而廣泛用于工作溫度在300℃以下、dn值在2.4×106mm.r/min左右的航空發(fā)動機(jī)主軸軸承。當(dāng)工作溫度大于200℃時(shí),鋼中殘余奧氏體分解并引起尺寸變化,影響零件的正常使用。耐磨板在正常加熱規(guī)范下淬火,殘余奧氏體含量較高,所以淬火后必須經(jīng)多次回火處理,使殘余奧氏體含量降到最低值。因此,應(yīng)選用合適的熱處理工藝,控制耐磨板的顯微組織及殘余奧氏體含量,降低其在使用中尺寸變化率和磨削應(yīng)力,保證軸承的高精度、長壽命和高可靠性。
試驗(yàn)用料為JFE-C400耐磨板,采用真空感應(yīng)+真空自耗(VIM+VAR)的“雙真空”冶煉工藝制備,在VOQ2-65型雙室真空淬火爐中進(jìn)行淬火處理,淬火劑選用真空淬火油。共制備了16個(gè)試樣(每種工藝4個(gè)),分別用于對顯微組織、硬度、殘余奧氏體和斷裂韌性試驗(yàn)。
在Quanta600掃描電子顯微鏡和PhilipsCM200透射電鏡上觀察顯微組織;采用CrKα射線法分別測定馬氏體、奧氏體衍射峰,4峰兩兩組合得到4個(gè)殘余奧氏體含量值,取其均值;在MTS810-100kN電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行斷裂韌性(KIC)測試,預(yù)制疲勞裂紋參數(shù)。
為研究不同熱處理工藝對耐磨板中殘余奧氏體的影響,對耐磨板淬火后增加冷處理工序,測試不同熱處理工藝后耐磨板中殘余奧氏體含量,可以看出,隨淬火溫度升高,耐磨板中殘余奧氏體含量增加。由于該軸承鋼在高溫使用過程中殘余奧氏體易發(fā)生轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致體積變化,影響鋼的尺寸。因此,降低殘余奧氏體含量,可保證其制品尺寸穩(wěn)定性,提高零件使用壽命和可靠性。不同熱處理工藝后耐磨板的斷裂韌性KIC值隨淬火溫度升高而減小。由于淬火溫度升高,馬氏體中固溶碳量增加,馬氏體較粗大,亞結(jié)構(gòu)中孿晶數(shù)量增加,脆性增大。試驗(yàn)研究結(jié)論如下:
(1)耐磨板經(jīng)不同熱處理工藝處理后,其顯微組織均為回火馬氏體+碳化物(一次碳化物、剩余碳化物及析出碳化物)+少量殘余奧氏體,淬火溫度越高,馬氏體越粗大。
?。?)耐磨板中殘余奧氏體含量隨淬火溫度的升高而增加;淬火溫度相同時(shí),在回火前增加冷處理工序,可有效降低殘余奧氏體含量,以提高尺寸穩(wěn)定性。
?。?)耐磨板斷裂韌性KIC值淬火溫度的升高而降低;但淬火溫度在1100℃時(shí),由于殘余奧氏體數(shù)量增多,其脆性又有所減小。
?。?)耐磨板較優(yōu)的熱處理工藝為660℃×30min→850×40min→1070℃×55min+540℃×120min(3次)。