回火过程对M50钢残余奥氏体转变的影响-材料工程专业论文.docxVIP

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 万方数据 万方数据 摘 要 传统的 M50 轴承钢热处理工艺，淬火后采取多次高温回火的方式，使得残 余奥氏体尽可能的充分转变，但是另一方面，残余奥氏体作为韧性相，有着对 裂纹扩展的延缓作用，并一定程度提高轴承的疲劳寿命。本文研究 M50 钢热处 理工艺中保留一定量残余奥氏体，并通过碳分配的方式使其能够富碳稳定，研 究了淬火后低温及高温的回火过程对 M50 钢残余奥氏体含量及碳含量的影响， 以及不同热处理态时残余奥氏体的形态及分布，并研究了综合采用淬火-回火- 碳分配热处理工艺后的残余奥氏体的稳定性。 1090℃奥氏体化后冷却得到淬火态的 M50 钢，残余奥氏体含量约为 15%， 且存在两种形态残余奥氏体，一种为界面处的长条块状，宽度约为 300nm，一 种为薄膜状，宽度约为 50nm。研究表明淬火后较低温度 300℃和 450℃回火， 即使达到 4h 的长时保温，残余奥氏体含量基本不变，但存在明显的残余奥氏体 碳含量的变化。300℃保温时，残余奥氏体碳含量由 30s 保温时的 0.64%，增长 至 10min 时的 0.92%达到峰值，进一步的长时保温至 2h，4h 时，碳含量有所下 降为 0.84%左右。450℃温度保温时，即使保温时间 30s，由于更高的温度下碳 的扩散能力的增强，碳分配也已完成，残余奥氏体碳含量达到最大 0.89%，继 续增加保温时间，碳含量呈下降趋势 4h 时达到 0.68%。 更高回火温度的研究表明，残余奥氏体开始分解，500℃保温 0.5h，1h 时， 残余奥氏体含量均为 9%左右，延长保温时间为 2h 时，残余奥氏体含量进一步 降低为 4%，同时，残余奥氏体碳含量随回火时间延长降低，0.5h 为 0.68%，1h 为 0.52%。530℃保温时间 0.5h，残余奥氏体含量仅为 6%，1h 的保温时残奥已 基本转变完全。550℃0.5h 的保温时间内残奥已基本转变完全。同时，500℃2h 回火后试样的 TEM 观察显示，淬火态的长条块状残余奥氏体回火冷却过程中 发生转变得到平行分布的夹于马氏体板条间的形态分布，且存在细小合金碳化 物的析出。 500℃回火 2h 后，当存在 300℃10min 的碳分配过程，再进行 530℃二次回 火时，回火时间 1h 时残余奥氏体含量与 0.5h 相当，依然少量残存。当不存在 300℃的碳分配保温时，530℃1h 回火时残余奥氏体转变完全，300℃的碳分配 保温提高了残余奥氏体的稳定性。 关键词：M50 钢；回火；碳分配；残余奥氏体；稳定性 -I- Abstract In order to make the residual austenite transforms completely, the traditional heat treatment of M50 steel is several high temperature tempering after quenching. But in the other hand, as the tough phase, austenite does some benefits to the delaying of crack propagation and improves the fatigue life of bearings to some extent. This paper takes another heat treatment process to reserve some residual austenite and improves the stability of the austenite by carbon partitioning to increase its carbon content. It does some researches about the effect of tempering process on the retain austenite transformation like its content and carbon content. At the same time, it does some observation of the morphology and distribution of residual austenite in different heat treatment states. It also studies the stability of the residual austenite by a combination quenching-tempering-car