以SWRS82B鋼為研究對(duì)象，制定熱處理工藝：將試樣奧氏體化后在低溫鹽槽停留短時(shí)間后馬上進(jìn)入高溫鹽槽等溫，目的是增加珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)冷度，提高珠光體形核率，減小珠光體團(tuán)尺寸，從而探索高碳珠光體鋼力學(xué)性能與顯微組織尺寸之間的關(guān)系。結(jié)果表明，珠光體鋼強(qiáng)度指標(biāo)主要由珠光體片層間距決定。晶粒尺寸明顯影響塑性指標(biāo)，晶粒尺寸越小塑性指標(biāo)越高，而當(dāng)晶粒尺寸相近時(shí)，珠光體團(tuán)尺寸越細(xì)小斷面收縮率越高。
珠光體組織是結(jié)構(gòu)鋼中的重要組織之一，前期國(guó)內(nèi)外研究對(duì)珠光體片層間距和原奧氏體晶粒及珠光體團(tuán)尺寸等參數(shù)與力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行了探索，細(xì)化珠光體亞結(jié)構(gòu)組織，提高其綜合力學(xué)性能的研究已較為廣泛。Elwazri對(duì)過(guò)共析(高碳)珠光體鋼的研究表明，細(xì)小的片層間距有利于過(guò)共析珠光體鋼強(qiáng)度的提高，而細(xì)化原奧氏體晶粒則有利于其塑韌性的提高。Korda的試驗(yàn)指出，細(xì)珠光體團(tuán)有利于提高基體疲勞裂紋擴(kuò)展阻力。文獻(xiàn)指出，拔制過(guò)程中珠光體所有鐵素體及滲碳體片會(huì)轉(zhuǎn)向拔制方向。組織細(xì)化后，單位體積內(nèi)鐵素體及滲碳體片取向不利的珠光體團(tuán)得到細(xì)化，使局部產(chǎn)生大量塑性變形引起應(yīng)力集中的可能性減少。
目前文獻(xiàn)報(bào)道的團(tuán)尺寸的細(xì)化均是在實(shí)現(xiàn)原奧氏體晶粒細(xì)化的基礎(chǔ)上或是降低珠光體相變溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如細(xì)化原奧氏體晶粒尺寸，珠光體晶界形核率增加也會(huì)細(xì)化珠光體團(tuán)尺寸；不同的等溫溫度也會(huì)得到不同尺寸的珠光體團(tuán)，但是其片層間距也會(huì)有較大變化。因此較難把握珠光體具體尺寸因素與性能的關(guān)系。本文制定了特定的熱處理制度，比較了團(tuán)尺寸與其性能變化的相關(guān)聯(lián)系，結(jié)果將有助于珠光體鋼組織控制研究。
1、試驗(yàn)材料及方法
試驗(yàn)所用材料為國(guó)產(chǎn)SWRS82B鋼盤(pán)條，直徑為12.5mm，主要成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.80C，0.21Si，0.77Mn，0.20Cr，余量Fe。截取150mm長(zhǎng)試樣分成3組。采用箱式電阻爐加熱，同時(shí)兩鹽槽溫度分別控制在380℃及550℃，通過(guò)前期的試驗(yàn)結(jié)果分析后，制定了熱處理工藝見(jiàn)表1。
表1 SWRS82B鋼熱處理工藝
No.1、No.2工藝采用1000℃保溫1h是希望得到較大尺寸晶粒，進(jìn)入鹽槽前將溫度隨爐降至860℃保溫20min為了與No.3工藝進(jìn)入鹽槽前奧氏體化溫度一致。No.2工藝中，在進(jìn)入最終550℃鹽槽等溫前，先進(jìn)入了380℃鹽槽保溫<3s，再快速進(jìn)入550℃鹽槽(間隔時(shí)間低于1s，熱處理過(guò)程中每組試樣均用鐵絲綁在一起)。這是經(jīng)過(guò)前期低溫保溫溫度及保溫時(shí)間的摸索，得到的有效工藝參數(shù)，目的是瞬間提高試樣過(guò)冷度，在還未發(fā)生相變時(shí)馬上又進(jìn)入550℃鹽槽，提高珠光體相變形核率，細(xì)化團(tuán)尺寸。由于試樣最終等溫溫度都在550℃，因此片層間距相差不大。最終試驗(yàn)結(jié)果也說(shuō)明該工藝對(duì)細(xì)化珠光體團(tuán)尺寸具有一定作用。3組熱處理試樣分別加工成7mm的圓柱拉伸試樣(No.2組試樣表面冷速快的基體被加工去除)，在Instron8501萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸性能試驗(yàn)。金相試樣表面打磨和拋光后用3%的硝酸酒精溶液侵蝕，在KYKY2800B型掃描電鏡(SEM)上進(jìn)行組織及斷口觀察。奧氏體晶粒度采用飽和苦味酸水溶液進(jìn)行腐蝕。片層間距及團(tuán)尺寸測(cè)量采用多張SEM照片通過(guò)截線法進(jìn)行測(cè)量，然后取平均值。晶粒尺寸采用光學(xué)組織圖片進(jìn)行截線測(cè)量。
結(jié)論
1)試驗(yàn)鋼奧氏體化后快速過(guò)冷到低溫，再迅速在550℃等溫?zé)崽幚?，可得到與直接550℃等溫試樣相近的珠光體片層間距，而珠光體團(tuán)尺寸可得到一定程度上的細(xì)化。這是由于快速過(guò)冷處理增加過(guò)冷度，提高珠光體形核率所致；
2)珠光體鋼抗拉強(qiáng)度主要由珠光體片層間距控制，當(dāng)珠光體片層間距相差不大時(shí)，即使晶粒尺寸及珠光體團(tuán)尺寸不一致，其抗拉強(qiáng)度指標(biāo)也相近；
3)珠光體團(tuán)尺寸也是影響珠光體鋼塑性指標(biāo)的重要組織參數(shù)。當(dāng)珠光體鋼晶粒尺寸與片層間距相近時(shí)，珠光體團(tuán)尺寸較細(xì)小的試樣具有更高的斷面收縮率。
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