以SWRS82B鋼為研究對象，制定熱處理工藝：將試樣奧氏體化后在低溫鹽槽停留短時間后馬上進入高溫鹽槽等溫，目的是增加珠光體轉(zhuǎn)變過冷度，提高珠光體形核率，減小珠光體團尺寸，從而探索高碳珠光體鋼力學性能與顯微組織尺寸之間的關(guān)系。結(jié)果表明，珠光體鋼強度指標主要由珠光體片層間距決定。晶粒尺寸明顯影響塑性指標，晶粒尺寸越小塑性指標越高，而當晶粒尺寸相近時，珠光體團尺寸越細小斷面收縮率越高。
珠光體組織是結(jié)構(gòu)鋼中的重要組織之一，前期國內(nèi)外研究對珠光體片層間距和原奧氏體晶粒及珠光體團尺寸等參數(shù)與力學性能指標進行了探索，細化珠光體亞結(jié)構(gòu)組織，提高其綜合力學性能的研究已較為廣泛。Elwazri對過共析(高碳)珠光體鋼的研究表明，細小的片層間距有利于過共析珠光體鋼強度的提高，而細化原奧氏體晶粒則有利于其塑韌性的提高。Korda的試驗指出，細珠光體團有利于提高基體疲勞裂紋擴展阻力。文獻指出，拔制過程中珠光體所有鐵素體及滲碳體片會轉(zhuǎn)向拔制方向。組織細化后，單位體積內(nèi)鐵素體及滲碳體片取向不利的珠光體團得到細化，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。
目前文獻報道的團尺寸的細化均是在實現(xiàn)原奧氏體晶粒細化的基礎(chǔ)上或是降低珠光體相變溫度來實現(xiàn)的，如細化原奧氏體晶粒尺寸，珠光體晶界形核率增加也會細化珠光體團尺寸；不同的等溫溫度也會得到不同尺寸的珠光體團，但是其片層間距也會有較大變化。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、試驗材料及方法
試驗所用材料為國產(chǎn)SWRS82B鋼盤條，直徑為12.5mm，主要成分(質(zhì)量分數(shù)，%)為：0.80C，0.21Si，0.77Mn，0.20Cr，余量Fe。截取150mm長試樣分成3組。采用箱式電阻爐加熱，同時兩鹽槽溫度分別控制在380℃及550℃，通過前期的試驗結(jié)果分析后，制定了熱處理工藝見表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，進入鹽槽前將溫度隨爐降至860℃保溫20min為了與No.3工藝進入鹽槽前奧氏體化溫度一致。No.2工藝中，在進入最終550℃鹽槽等溫前，先進入了380℃鹽槽保溫<3s，再快速進入550℃鹽槽(間隔時間低于1s，熱處理過程中每組試樣均用鐵絲綁在一起)。這是經(jīng)過前期低溫保溫溫度及保溫時間的摸索，得到的有效工藝參數(shù)，目的是瞬間提高試樣過冷度，在還未發(fā)生相變時馬上又進入550℃鹽槽，提高珠光體相變形核率，細化團尺寸。由于試樣最終等溫溫度都在550℃，因此片層間距相差不大。最終試驗結(jié)果也說明該工藝對細化珠光體團尺寸具有一定作用。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Instron8501萬能試驗機上進行拉伸性能試驗。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行腐蝕。片層間距及團尺寸測量采用多張SEM照片通過截線法進行測量，然后取平均值。晶粒尺寸采用光學組織圖片進行截線測量。
結(jié)論
1)試驗鋼奧氏體化后快速過冷到低溫，再迅速在550℃等溫熱處理，可得到與直接550℃等溫試樣相近的珠光體片層間距，而珠光體團尺寸可得到一定程度上的細化。這是由于快速過冷處理增加過冷度，提高珠光體形核率所致；
2)珠光體鋼抗拉強度主要由珠光體片層間距控制，當珠光體片層間距相差不大時，即使晶粒尺寸及珠光體團尺寸不一致，其抗拉強度指標也相近；
3)珠光體團尺寸也是影響珠光體鋼塑性指標的重要組織參數(shù)。當珠光體鋼晶粒尺寸與片層間距相近時，珠光體團尺寸較細小的試樣具有更高的斷面收縮率。
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