中碳空冷贝氏体钢的设计
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文

《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,钢铁材料作为重要的结构材料,其性能的研究与提升一直是材料科学领域的热点。
中低碳钢因其良好的强度、塑性和韧性,被广泛应用于机械制造、汽车制造、建筑桥梁等领域。
在钢铁材料中,低温贝氏体组织是一种重要的组织形态,其组织和性能的研究对于提高中低碳钢的综合性能具有重要意义。
本文旨在研究中低碳钢中的低温贝氏体组织的形成机制及其对性能的影响。
二、低温贝氏体组织的形成机制低温贝氏体组织是中低碳钢在冷却过程中,特别是在较低温度下的一种组织形态。
其形成机制主要涉及碳化物的析出、铁素体的转变以及相的交互作用。
当钢的冷却速度适中时,奥氏体向贝氏体转变的倾向增强,形成了以板条状贝氏体为主体的低温贝氏体组织。
这一组织具有较为均匀的分布,对于钢的综合性能起到了积极的提升作用。
三、实验方法及材料本研究采用了多种实验手段对中低碳钢中的低温贝氏体组织进行研究。
首先,我们选择了具有代表性的中低碳钢作为研究对象,然后通过控制冷却速度、温度等参数,模拟了实际生产过程中的条件。
通过光学显微镜、扫描电镜等手段对钢的组织结构进行观察和分析,同时结合X射线衍射等手段对相组成进行定性和定量分析。
四、低温贝氏体组织的性能研究(一)力学性能低温贝氏体组织的存在对中低碳钢的力学性能产生了显著影响。
研究表明,低温贝氏体组织的存在提高了钢的强度和韧性,同时保持了较好的塑性和冲击韧性。
这主要得益于其均匀的组织结构和良好的相交互作用。
(二)耐腐蚀性能此外,低温贝氏体组织对中低碳钢的耐腐蚀性能也有积极的影响。
由于该组织的存在,钢的表面形成了致密的氧化膜,有效阻止了腐蚀介质的进一步侵蚀,从而提高了钢的耐腐蚀性能。
五、结论本研究通过对中低碳钢中的低温贝氏体组织的研究,发现该组织对钢的性能产生了积极的影响。
其均匀的组织结构和良好的相交互作用,提高了钢的强度、韧性和耐腐蚀性能。
这为进一步优化中低碳钢的性能提供了理论依据和实验支持。
中碳低合金贝氏体钢力学性能研究

中碳低合金贝氏体钢力学性能研究宋春梅;焦玉凤;张德秋【摘要】本文主要通过实验研究了铸态空冷贝氏体钢的热处理工艺和综合性能.根据合金元素的作用通过正交分析设计一种中碳合金钢,以Cr,Mn,Si为主要合金元素,辅以少量的Cu,Mo,经铸造成型及奥氏体化处理后直接空冷获得贝氏体组织.采用冲击实验机和洛氏硬度计对获得的贝氏体钢进行力学性能测试;利用金相显微镜和扫描电镜对其微观组织和形貌进行分析.结果表明:该合金在920℃淬火下具有很好的强韧配合(硬度≥53 HRC;αK≥23 J/cm2).因此,该铸钢是一种生产工艺简便,成本低,具有很好的强韧匹配和较高的中碳低合金贝氏体钢.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P29-31)【关键词】耐磨铸钢;贝氏体;铸态;空冷【作者】宋春梅;焦玉凤;张德秋【作者单位】佳木斯大学材料科学与工程学院,黑龙江佳木斯154007;佳木斯大学材料科学与工程学院,黑龙江佳木斯154007;佳木斯大学材料科学与工程学院,黑龙江佳木斯154007【正文语种】中文【中图分类】TG1561 目的与意义20世纪20年代,Robertson首先发现钢的中温转变产物[1-4],随后Devenport 和Bain等人对这种组织进行了大量细致的研究[5-9],直到1934年“贝氏体”术语的提出[10],贝氏体结构及其相变机制一直是人们研究的重点。
贝氏体钢的研究,主要集中在低碳钢和较为复杂的热处理工艺上。
从中碳低合金钢入手,采用铸态空冷技术,能获得更高的硬度和耐磨性,并能在很大程度上减少钢的热处理环节,减少因一般淬火时快速冷却引起的变形和开裂的倾向,比如:等温淬火,扎制等。
最终制成一种生产工艺简便、成本低、耐磨性好、抗断裂能力强的铸态空冷贝氏体钢[11-13]。
可以代替高铬铸铁和镍硬铸铁应用到破碎机和球磨机的衬板上,以提高它们的使用寿命。
2 实验内容和方法首先对合金进行合理的成分设计,精确配料后采用砂型铸造工艺,使用10 kg中频感应炉进行浇铸,制备后的试样经过淬火和回火后,对试样进行粗磨,然后使用HR-150A洛氏硬度计测量试样的硬度;使用ZBC-300B全自动金属摆锤冲击实验机对打完硬度的试样进行无缺口的冲击,记录下相应试样的冲击值αk(J/cm2).然后在GX71奥林巴斯金相电子显微镜下观察冲击断口扫描组织。
《2024年中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文

《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展,对材料性能的要求日益提高。
中低碳钢作为一种重要的工程材料,其组织与性能的研究显得尤为重要。
其中,低温贝氏体组织是中低碳钢中一种特殊的组织形态,具有优异的力学性能和工艺性能。
因此,对中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能进行研究,对于优化材料性能、提高生产效率和降低生产成本具有重要意义。
二、中低碳钢的基本性质中低碳钢是指碳含量在0.25%~0.45%之间的钢铁材料,其组织主要由铁素体和珠光体组成。
由于中低碳钢具有良好的塑性和韧性,以及较高的强度和可焊性,因此广泛应用于机械制造、建筑、桥梁、车辆制造等领域。
三、低温贝氏体组织的形成与特点低温贝氏体组织是中低碳钢在特定的冷却条件下形成的组织形态。
当钢在较高的温度范围内(通常为250~650℃)受到冷却时,会在马氏体与铁素体之间出现一种由粒状结构构成的亚稳定状态组织,即为贝氏体。
这种低温贝氏体组织的形成过程中伴随着原子的重排和位错的演变,因此其组织形态独特,且具有良好的强度和韧性。
四、低温贝氏体组织的性能研究1. 力学性能:低温贝氏体组织在中低碳钢中具有较高的强度和韧性。
研究表明,通过控制冷却速度和温度范围,可以获得具有良好综合力学性能的低温贝氏体组织。
此外,该组织的抗疲劳性能和抗冲击性能也较为优异。
2. 工艺性能:低温贝氏体组织在中低碳钢的加工过程中表现出良好的可焊性和切削性能。
这种组织的形成过程对材料的热处理过程影响较小,使得在生产过程中能够有效地降低热处理成本和时间。
3. 耐腐蚀性能:低温贝氏体组织的耐腐蚀性能优于传统的珠光体组织。
研究表明,该组织在一定的腐蚀环境下具有较好的稳定性和抗腐蚀能力。
五、研究方法与实验结果为了研究低温贝氏体组织的形成过程及其性能,本文采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对中低碳钢的微观组织进行观察和分析。
同时,通过拉伸试验、冲击试验、硬度试验等手段对材料的力学性能进行测试。
一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢及其制备方法[发明专利]
![一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/62951a13b80d6c85ec3a87c24028915f804d84f6.png)
专利名称:一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢及其制备方法
专利类型:发明专利
发明人:龙晓燕,张福成,杨志南,孙东云,尹东鑫
申请号:CN202110671265.4
申请日:20210617
公开号:CN113430459B
公开日:
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢的制备方法,涉及钢材制备技术领域,包括以下步骤:S1:锻造钢锭,其成分按照重量百分比包括C0.38~0.42%,Si1.4~
1.6%,Mn1.4~1.6,Cr1.0~1.2%,Mo0.3~0.4%,V0.1~0.16%;余量为Fe和其他不可避免的杂质;S2:将精炼好的钢锭进行1050±100℃均匀化固溶处理;S3:进行油淬,得到初始化马氏体组织;S4:再升温至1000~1050℃,进行保温操作,得到完全奥氏体;S5:冷却至840~950℃,进行二次保温,控制VC的析出;S6:快速冷却至300~350℃,并进行三次保温,发生贝氏体相变,得到Fe‑贝氏体组织。
本发明提供的钒微合金化的中碳无碳化物贝氏体钢的制备方法通过二次保温温度的降低,能够使得VC析出物的含量增加,通过控制VC的析出,能够加速贝氏体相变速度。
申请人:燕山大学
地址:066001 河北省秦皇岛市河北大街西段438号
国籍:CN
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《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言中低碳钢作为现代制造业中的重要材料,广泛应用于各种工程和产品制造中。
其中,其微观组织结构尤其是低温贝氏体组织,对于材料的性能具有决定性影响。
低温贝氏体组织是中低碳钢中一种常见的组织形态,它不仅对材料的强度、韧性、耐磨性等有着重要的影响,还对材料的加工性能和使用寿命产生深远的影响。
因此,对中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能进行研究,对于优化材料性能、提高产品质量和推动相关产业的发展具有重要意义。
二、低温贝氏体组织的形成与特点低温贝氏体组织是中低碳钢在冷却过程中,由于温度低于一定阈值而形成的特殊组织形态。
其形成过程涉及钢的化学成分、冷却速度、温度等因素。
这种组织形态的特点是具有较高的强度和硬度,同时保持良好的韧性。
贝氏体组织的形成机制包括相变过程、相的析出与生长等,这些机制在控制材料的性能方面发挥着重要作用。
三、低温贝氏体组织的性能研究(一)强度与硬度低温贝氏体组织的形成使得中低碳钢的强度和硬度得到显著提高。
这主要是由于贝氏体组织的晶粒细小,且具有较高的位错密度,使得材料在受力时能够承受更大的应力。
此外,贝氏体组织的相变硬化效应也有助于提高材料的强度和硬度。
(二)韧性尽管贝氏体组织的强度和硬度较高,但其韧性同样优秀。
这得益于贝氏体组织的细小晶粒和均匀的相分布,使得材料在受到冲击或振动时能够吸收更多的能量,从而表现出良好的韧性。
(三)耐磨性低温贝氏体组织的耐磨性较好,这是由于贝氏体组织的硬度和韧性较高,使得材料在摩擦过程中能够抵抗磨损。
此外,贝氏体组织的细小晶粒也有助于提高材料的抗疲劳性能,从而进一步提高其耐磨性。
四、低温贝氏体组织的优化与控制为了进一步提高中低碳钢的性能,需要对低温贝氏体组织的形成过程进行优化和控制。
这包括调整钢的化学成分、控制冷却速度、调整温度制度等措施。
例如,通过调整钢中的合金元素含量,可以改变贝氏体组织的形成过程和性能;通过控制冷却速度和温度制度,可以精确控制贝氏体组织的形成和相分布。
《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文

《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,钢铁材料因其优异的力学性能和良好的可加工性,在各个领域得到了广泛应用。
中低碳钢作为钢铁材料的重要组成部分,其组织和性能的研究对于提高材料性能、优化生产工艺具有重要意义。
其中,低温贝氏体组织是中低碳钢中一种重要的组织形态,其形成过程和性能特点的研究,对于提高中低碳钢的力学性能和抗腐蚀性能具有重要意义。
本文将针对中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能进行研究,以期为中低碳钢的进一步研究和应用提供理论依据。
二、低温贝氏体组织的形成低温贝氏体组织是中低碳钢在特定温度范围内冷却时形成的一种组织形态。
其形成过程主要受到温度、时间、合金元素含量等因素的影响。
在冷却过程中,钢中的碳元素和合金元素会与铁元素结合形成不同的相结构,从而影响组织的形成。
当钢在较低的温度范围内冷却时,会形成贝氏体组织。
这种组织形态具有较高的硬度和强度,同时具有良好的韧性和抗腐蚀性能。
三、低温贝氏体组织的性能特点低温贝氏体组织的性能特点主要表现在以下几个方面:1. 力学性能:低温贝氏体组织具有较高的硬度和强度,能够承受较大的外力作用而不发生断裂。
同时,其韧性也较好,能够在受到冲击时吸收能量而不发生脆性断裂。
2. 抗腐蚀性能:低温贝氏体组织具有良好的抗腐蚀性能,能够在恶劣的环境中保持较好的稳定性。
这主要得益于其组织结构中的合金元素和碳元素的分布特点。
3. 加工性能:低温贝氏体组织的加工性能较好,易于进行切割、弯曲和焊接等加工操作。
这为中低碳钢的加工和应用提供了便利。
四、中低碳钢中低温贝氏体组织的研究方法对于中低碳钢中低温贝氏体组织的研究,主要采用以下几种方法:1. 金相显微镜观察法:通过金相显微镜观察钢的组织形态,了解贝氏体组织的形成过程和分布特点。
2. 扫描电镜分析法:利用扫描电镜对钢的微观结构进行观察和分析,研究贝氏体组织的形貌和结构特点。
3. 力学性能测试法:通过拉伸、冲击等力学性能测试,了解贝氏体组织的力学性能特点。
中碳微纳结构贝氏体钢的组织调控与动态力学性能研究

中碳微纳结构贝氏体钢的组织调控与动态力学性能研究随着社会对安全与节能环保的逐渐重视,开发兼具高强度、高塑性的先进高强钢越显重要。
近年来,一种具有超细贝氏体铁素体板条及板条间富碳残余奥氏体的高碳微纳结构贝氏体钢因其超高强度、高塑性以及良好韧性备受人们关注,但由于制备这种微纳结构贝氏体钢时间周期时间较长以及较高的碳含量导致的其成型性不佳的问题,极大地限制了其在工业上的应用。
为此,本文设计了中碳微纳结构贝氏体钢及其热处理工艺,利用光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射、透射电镜、X-射线衍射、三维原子探针显微术和电子探针等分析测定手段,研究了合金元素、热处理工艺及应变速率对中碳微纳结构贝氏体钢微观组织及力学性能的影响,进一步揭示了中碳微纳结构贝氏体钢的相变机理及其高强塑性的微观机理。
主要研究结论如下:(1)研究了合金元素Mn和Si含量对中碳贝氏体钢回火前后微观组织与力学性能的影响,发现随着Mn 和Si元素含量的提高,热轧态组织中残余奥氏体体积分数增加,组织强度和硬度均增加。
经过300<sup>5</sup>00?C回火,屈服强度、抗拉强度和低温韧性均先升高后降低,延伸率逐渐升高,且高Mn高Si钢300?C回火后的强韧性最好。
低Si钢回火脆性的主要原因是组织中存在大量大尺寸的结构复杂的长条状/针状碳化物,而中Si钢和高Si钢300?C回火后弥散析出细小的碳化物M<sub>6</sub>C、M<sub>3</sub>C和MC和残余奥氏体变形时发生的相变诱发塑性(Transformation Induced Plasticity,TRIP)效应均可以提高钢的强韧性。
(2)研究了等温淬火工艺对中碳贝氏体钢微观组织与力学性能的影响,发现实验样品经长时间等温淬火后其微观组织主要由贝氏体铁素体和薄膜状残余奥氏体组成。
随着等温时间的延长,组织中残余奥氏体体积分数和碳含量均先增加后保持不变;随着等温温度的升高,组织中块状残余奥氏体尺寸和贝氏体铁素体的板条宽度均增加。
《2024年中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》范文

《中低碳钢中的低温贝氏体组织与性能研究》篇一一、引言中低碳钢以其优异的力学性能和良好的加工性能在机械制造、汽车制造、船舶制造等工业领域具有广泛应用。
而其中的低温贝氏体组织,作为钢中一种重要的组织形态,对钢的力学性能有着重要影响。
本文旨在探讨中低碳钢中低温贝氏体组织的形成机制及其对钢的力学性能的影响,为进一步优化钢的成分设计和加工工艺提供理论依据。
二、中低碳钢的成分与组织中低碳钢的碳含量介于低碳钢和高碳钢之间,具有较好的强度和韧性。
其组织主要由铁素体、渗碳体及其他合金元素形成的化合物组成。
在一定的冷却速度下,中低碳钢中会形成贝氏体组织。
三、低温贝氏体组织的形成机制低温贝氏体组织是在中低碳钢冷却过程中,由于温度降低,碳原子在铁素体中的扩散速度减慢,导致碳原子在铁素体晶界处聚集,形成一种特殊的组织形态。
这种组织形态具有较高的强度和韧性,是钢中一种重要的强化机制。
四、低温贝氏体组织的结构与性能低温贝氏体组织具有特殊的结构特点,其组织内部存在大量的位错和亚结构,使得钢的强度和韧性得到提高。
此外,低温贝氏体组织的形成还会影响钢的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳性能等。
五、研究方法与实验结果本研究采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对中低碳钢中的低温贝氏体组织进行观察和分析。
同时,通过力学性能测试,研究了低温贝氏体组织对钢的力学性能的影响。
实验结果表明,低温贝氏体组织的形成能有效提高钢的强度和韧性,同时对钢的其他力学性能也有积极影响。
六、讨论与结论通过研究,我们发现低温贝氏体组织的形成机制与钢的成分、冷却速度及热处理工艺密切相关。
在一定的成分范围内,通过控制冷却速度和热处理工艺,可以有效地促进低温贝氏体组织的形成。
此外,低温贝氏体组织的形成还能改善钢的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳性能等。
在结论部分,我们总结了本研究的主要发现和创新点,并指出了未来研究方向。
首先,我们需要进一步研究低温贝氏体组织的形成机制,以更好地控制其形成过程。
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xxx学院学生课程设计(论文)题目:中碳空冷贝氏体钢的设计学生姓名: xxxxxxxxxx 学号:xxxxxxxxxxxx 所在院(系):材料工程学院专业:材料科学与工程班级:指导教师: xxxxxxxx 职称:副教授2013年12月27日xxxxx学院教务处制课程设计(论文)指导教师成绩评定表引言本设计要运用金属学及热处理、金属材料学、金属材料力学性能、冶金概论等课程理论知识。
分析了铁路车辆弹簧的服役条件,并探讨了中碳空冷贝氏体钢的相变原理、合金化原理、热加工工艺。
最终设计出中碳空冷贝氏体钢的冶炼方法,化学成分,热加工工艺参数等。
得到的中碳空冷贝氏体钢满足制作铁路车辆弹簧的要求:Rm≥1400MPa,Rp0.2≥1150MPa,A5≥6%;KU2≥10J。
中碳空冷贝氏体钢的设计火车转向架弹簧1 铁路车辆弹簧的服役条件分析弹簧[1]是铁路车辆的主要零部件之一,其使用寿命和性能对车辆运行质量影响较大。
近年来,我国铁路货车转向架[2]弹簧普遍存在疲劳寿命偏低的问题。
弹簧的疲劳寿命[3]是保证弹簧正常使用期限、减少弹簧早期断裂[4]的重要技术性能指标。
影响弹簧疲劳寿命的因素很多,既有原材料方面的因素,也有工艺制造[5]方面的因素。
目前,为了满足我国铁路“重载、提速”的要求,铁道部有关部门对火车转向架弹簧提出了更高的要求,并期望弹簧疲劳寿命能达到200万次以上,以保证货车提速行车安全。
由于火车转向架弹簧服役条件的复杂性和苛刻性,其失效方式有多种多样,主要有断裂失效和应力松弛(变形)失效两大类。
在断裂失效中又可分为脆性断裂和塑性断裂,其中突发性的脆性断裂的危害性最大。
此外,还有氢脆[6]、镉脆及黑脆等。
其中疲劳断裂约占火车转向架弹簧断裂失效的80%~92%。
因此铁路弹簧应向高强度、高弹减抗力、高纯净度方向发展2 中碳空冷贝氏体钢2.1 火车弹簧钢的选择根据制作铁路车辆弹簧的要求:Rm≥1400MPa,R p0.2≥1150MPa,A5≥6%;KU2≥10J。
并且在工程上对火车转向架弹簧的标准有弯曲疲劳[7]、弹性极限。
于是本设计需要根据火车弹簧的服役条件以及其力学性能要求,选择出符合要求的用钢。
部分常用弹簧钢的力学性能如下表1:表1 部分常用弹簧钢的力学性能钢号Rm/ MPa R p0.2/ MPa A5/ % KU2/ J60Si2MnA 55SiMnVB 60Si2CrMnA 60Si2CrV A 50CrV A 60SiMnW A 1600137215681862127419001400122513721666112717006556109203020204020最终本设计根据设计要求、弹簧的服役条件[8]分析以及创新原则,选择60Si2CrV A钢作为铁路弹簧用钢。
2.2 中碳空冷贝氏体钢的相变原理贝氏体[9]分上贝氏体和下贝氏体。
粒状贝氏体和准贝氏体为贝氏体转变的初级阶段;粒状组织不属于贝氏体。
各类组织均有自己的C曲线。
由C曲线组成中温TTT 图,能形成几个海湾。
贝氏体预相变期发生溶质原子偏聚[10],贫溶质区即形核位置。
贝氏体在溶质原子扩散影响下相变基元沿缺陷面方向切变而增宽(厚),板条端部区相变基元平行叠加而伸长。
贝氏体在晶体学上有切变性质,在热力学上有切变可能。
2.3 合金化原理合金化元素[11]在钢中应用的基本原理在于其在钢中的固溶、偏聚和沉淀作用,尤其是微合金元素与碳、氮交互作用,产生了诸如晶粒细化、析出强化、再结晶控制、夹杂物改性等一系列的次生作用,这些因素综合的对钢产生了强韧化效果,同时提高材料的工艺性能。
60Si2CrV A涉及的化学元素主要有C 、S i 、Cr 、V等,其作用分述如下:(1)C含量的应主要考虑固溶强化及回火二次沉淀硬化所需。
C是主要的强化元素,C溶解在钢中形成间隙固溶体,起固溶强化[12]作用,它与强碳化物形成元素形成碳化物析出时,起沉淀强化作用。
碳对火车弹簧的强度、硬度、塑性、韧性、脱碳倾向、显微组织都有很大的影响。
(2)Si不是碳化物形成元素,基本上以固溶态存在,具有固溶强化效果高于Mn,在常用合金元素中名列前茅。
Si本身不仅有固溶强化作用,而且能改变钢回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态等,提高钢的回火稳定性,因此,对提高材料强度、硬度有好处。
(3)Cr能显著提高钢的淬透性[13],与锰共用效果更好。
铬可降低钢中碳的活度,又是碳化物形成元素,提高钢中碳扩散的激活能,减轻钢的脱碳倾向。
通过详细研究铬对Si—Mn系弹簧钢性能的影响,发现当铬含量在0.30%~0.56%的范围内时,降低含1%Si钢的鲍申格效应。
这就说明铬降低钢的抗弹减性。
(4)V是强碳化物形成元素,固态下所析出的细小弥散的MC型碳化物具有很强的沉淀强化[14]效果,它除了提高钢的强度和硬度外,还可提高钢的抗弹减性。
钒碳化物的溶解量增加。
提高奥氏体化温度会产生更大的沉淀硬化效果2.4 热加工工艺分析热处理质量主要取决于合理的热处理工艺。
火车弹簧热处理工艺控制主要取决于钢的加热温度和加热时间这两个主要因素,温度过低组织中易出现铁素体且钢板变形增大;温度过高会使奥氏体晶粒粗大,对冷却时发生的相变及钢的性能都有影响,必须加以控制。
因为本设计选择的60Si2CrV A已经有较好的力学性能,所以只采用常规的热处理工艺,采用输送带或步进式连续加热炉,保护气氛加热到850℃时油淬[15],再在热风循环的周期性作业炉或连续式回火炉中进行中温回火[16],温度大致为400℃~450℃,使其硬度达到标准值。
3 60Si2CrV A的冶炼方法3.1 化学成分60Si2CrV A的化学成分[17]较为简单。
碳含量大致为0.56%~0.64%,硅含量大致为1.40%~1.80%,铬含量大致为0.90%~1.20%,锰含量大致为0.40%~0.70%,镍含量应小于0.35%,铜含量应小于0.25%,硼含量应小于0.03%。
3.2 冶炼方法本设计采用电弧炉炼钢工艺[18]冶炼火车转向架弹簧。
传统的电弧炉冶炼工艺可分为氧化法、返回吹氧法和不氧化法三种类型。
氧化法的特点是:冶炼过程有完整的氧化期和完整的还原期,能脱碳、脱磷、脱硫、去气、去夹杂,对炉料无特别要求,有利于钢质量的提高。
传统的电弧炉冶炼工艺操作过程由补料、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段组成,主要分为熔化期、氧化期和还原期。
3.3 热处理工艺参数由于铁路车辆除了承受车厢及载物的巨大重量,还要承受因转弯、铁轨连接处不平所引起的冲击和振动。
为了避免某些零件因冲击而过早破坏,本设计要采用一些热处理对火车弹簧用钢进行处理。
使其具有高的弹性极限、疲劳极限以及足够高的弹性变形能力。
热成型[19]制造铁路车辆的工艺路线大致为:扁钢剪断→热卷成型后中温回火→喷丸→装配。
对于60Si2CrV A弹簧钢来说,回火温度一般为420℃,其组织为回火托氏体。
此时马氏体已充分分解,分解出的渗碳体以细小颗粒状分布在α相基体上;α相的回复过程也已充分进行,开始多边化,但亚结构尚未长大;钢中的残余奥氏体已经分解,内应力已大幅度下降。
弹簧钢的弹性极限达到了最高值。
弹簧的表面质量对使用寿命影响很大,表面微小的缺陷如脱碳、裂纹、夹杂、斑痕等,均可使钢的疲劳强度降低,因此弹簧热处理后还用喷丸[20]处理来进行表面强化[21],使表面层产生残余压应力,提高其疲劳强度。
4 结论由于火车转向架弹簧服役条件的复杂性和苛刻性。
再根据设计要求、弹簧的服役条件分析以及创新原则,选择60Si2CrV A钢作为铁路弹簧用钢。
碳含量大致为0.56%~0.64%,硅含量大致为1.40%~1.80%,铬含量大致为0.90%~1.20%。
最后采用常规的热处理工艺,采用输送带或步进式连续加热炉,保护气氛加热到850℃时油淬。
再在热风循环的周期性作业炉或连续式回火炉中进行中温回火,温度为420℃,使其硬度达到标准值。
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