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Nb對軸承鋼GCr15馬氏體相變影響的原位觀察

2018-07-31

　　隨著航空航天、能源和軌道交通等裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，高端裝備包括軸承鋼在內(nèi)的高品質(zhì)特殊鋼需求強(qiáng)烈，且質(zhì)量要求極高。GCr15作為一種高碳鉻軸承鋼，是重要的基礎(chǔ)機(jī)械零件，其質(zhì)量包括使用性能、壽命和可靠性，均有嚴(yán)格要求。采用微合金化技術(shù)是提高軸承鋼質(zhì)量的常用方法之一。
　　鑒于此，本工作選用不同Nb含量的軸承鋼GCr15，采用高溫激光共聚焦顯微鏡，對馬氏體轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行原位觀察，了解Nb元素對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響，為鈮微合金化技術(shù)在中高碳鋼中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
　　試驗(yàn)材料來自國內(nèi)某特殊鋼廠生產(chǎn)的冷加工用軸承鋼GCr15熱軋Φ28mm棒材，其化學(xué)成分如表1所示。其中，1號實(shí)驗(yàn)鋼未添加Nb，2號和3號試驗(yàn)鋼分別添加了0.018%和0.040%Nb。

表1  試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

　　從棒材橫截面1/2圓環(huán)處截取Φ7.5mm×3mm的小圓柱試樣，上下底面磨平并選擇其中一面拋光，作為觀察面。采用VL2000DX-SVF17SP型高溫激光共聚焦顯微鏡設(shè)備，3種試驗(yàn)鋼均以2℃/s的速度加熱到700℃，再以0.3℃/s的速度加熱到1300℃，保溫10min后急冷。原位觀察冷卻過程中馬氏體形核和生長的過程及行為。
　　結(jié)果表明：在馬氏體相變過程中，板條狀浮凸優(yōu)先沿奧氏體晶界以及馬氏體板條狀形成，并與已有馬氏體板條呈60°、120°或平行分布，馬氏體數(shù)量急速增多，轉(zhuǎn)變速率由快到慢，后形成的馬氏體板條長度比先形成的短。添加0.018%和0.040%Nb微合金能將GCr15的Ms點(diǎn)分別提高8.3℃和11.5℃。說明Nb元素會提高M(jìn)s點(diǎn)，促進(jìn)馬氏體相變。