【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)對大直徑棒材的質(zhì)量和性能要求日益提高。GCr15作為一種典型的高鉻軸承鋼,在許多工程領域具有廣泛應用。在棒材生產(chǎn)過程中,穿水冷卻工藝是一種常用的、有效的提高和改善棒材的組織和性能的控制冷卻手段。隨著棒材直徑的增加,穿水冷卻過程的散熱條件發(fā)生變化,使大棒材斷面溫度均勻性變差,在一定的冷卻速率下還會產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物等析出相,進而導致斷面微觀組織和性能產(chǎn)生差異。本文以GCr15軸承鋼為研究對象,首先采用熱模擬實驗研究了網(wǎng)狀碳化物開始析出的溫度和冷卻速率的影響。在棒材水冷試驗平臺上,采用熱電偶測溫的方式對直徑為90mm,120mm和150mm的三種規(guī)格GCr15大棒材穿水冷卻過程中棒材斷面的溫度進行了測試,獲得了穿水冷卻過程大棒材斷面溫度分布規(guī)律。采用金相顯微鏡、掃描電鏡(配有EBSD探頭)、顯微硬度計、拉伸試驗機、沖擊試驗機等微觀表征和性能測試手段研究穿水冷卻后大棒材斷面微觀組織演變規(guī)律,研究了直徑大小對GCr15棒材冷卻后組織和性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:GCr15鋼從1000℃開始連續(xù)冷卻過程中,大量析出碳化物的溫度為850℃左右,700-850℃溫度區(qū)間內(nèi)當冷卻速度為1℃/s、2℃/s、3℃/s時會有較多碳化物生成,網(wǎng)狀碳化物級別為2-4級;冷速為5℃/s、8℃/s、10℃/s時幾乎無二次碳化物生成,網(wǎng)狀碳化物級別為0級。冷卻過程中,由于棒材內(nèi)部存在傳熱,表層溫度先降低后升高;R/2處和芯部溫度一直處于下降的狀態(tài),下降的速度先增大后減小。不同直徑棒材表層在700-850℃溫度區(qū)間內(nèi)冷卻速率較大,得到的組織為馬氏體;R/2處和芯部的冷速均小于2.4℃/s,有網(wǎng)狀碳化物以及珠光體生成;直徑越大,開始產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物的位置離表面越近。EBSD結(jié)果表明大棒材表層組織無網(wǎng)狀碳化物,芯部網(wǎng)狀碳化物較R/2處嚴重,且二次碳化物沿晶界分布;棒材冷卻后表層組織晶粒度為8級,芯部晶粒度為6級。經(jīng)過穿水冷卻后,棒材斷面的強度提高了150MPa左右,硬度提高50HV左右,沖擊韌性也有不同程度的提高,但棒材的芯部與表層的性能存在一定差異,均勻性變差。表層拉伸強度、硬度和沖擊韌性最高,其次是R/2處,芯部最低。
【圖文】：

圖 1.1 軸承鋼材料需要滿足的冶金性能以及工程性能Fig. 1.1 Metallurgical and engineering features required for bearing steels承鋼的誕生 1900 年初，前蘇聯(lián)科學家就研制出ⅢΧ15 高碳鉻軸承鋼[5]，由宜的鉻元素，ⅢΧ15 高碳鉻軸承鋼具有比較出色的抗疲勞性能

2 實驗材料與方法.1 實驗材料以及實驗準備.1.1 實驗材料試驗材料用鋼為 GCr15 鋼棒材，化學成分見表 2.1。共有三種直徑棒材，直別為 90mm、120mm 和 150mm，長度均為 600mm。表 2.1 GCr15 鋼化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）Table 2.1 Chemical compositions of GCr15 Steels (wt.%)C Si Mn Cr Mo Ni P S Cu1.05 0.18 0.35 1.50 ≤0.10 ≤0.30 ≤0.027 ≤0.025 ≤0.25原始態(tài) GCr15 鋼不同位置微觀組織如圖 2.1 所示�？梢娎鋮s前大棒材表層分之一半徑處（后文中用 R/2 代替）、芯部的主要組織均為粒狀珠光體，并且含有網(wǎng)狀碳化物。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 田振卓;霍向東;李烈軍;陳松軍;;軋后冷卻速率對GCr15鋼棒材組織的影響[J];軋鋼;2015年06期

2 劉德林;陶春虎;劉昌奎;姜濤;;鋼氫脆失效的新現(xiàn)象與新認識[J];失效分析與預防;2015年06期

3 柳東徽;趙亞娟;;軸承鋼裂紋缺陷分析與研究[J];軋鋼;2015年03期

4 謝文新;包燕平;王敏;張旭東;;GCr15軸承鋼探傷缺陷與夾雜物的關(guān)系[J];鋼鐵;2015年03期

5 龍莉;羅安智;李琦;;近年我國軸承鋼生產(chǎn)及需求分析[J];冶金經(jīng)濟與管理;2014年05期

6 黃貞益;任洪敏;邵仁志;柳國徽;章小峰;;φ45mm軸承鋼預穿水冷卻工藝研究[J];熱加工工藝;2014年15期

7 張小壘;李輝;徐士新;李志超;米振莉;;GCr15鋼連續(xù)冷卻過程中的相變和組織演變[J];金屬熱處理;2014年03期

8 王金剛;李雷;;GCr15軸承鋼夾雜物缺陷分析及改進[J];河北冶金;2013年05期

9 李俊杰;Godfrey Andrew;劉偉;;奧氏體化與冷卻速率對過共析鋼組織的影響[J];金屬學報;2013年05期

10 王一謙;黃貞益;李佑河;章小峰;;GCr15軸承鋼球化退火工藝研究[J];熱處理;2012年06期

，

本文編號：2675021