45号精密无缝管脱碳分析及其对淬硬性的影响
脱碳是弹簧钢常见的表面缺陷,对弹簧钢的使用性能有显著的影响。由于脱碳,使钢的表面硬度下降。在生产中,坯料在轧后冷却和卷取过程中容易产生脱碳现象,科研人员在实验室条件下研究了弹簧钢45号精密无缝管在热处理过程中的脱碳行为,并分析了脱碳对弹簧钢淬火后硬度的影响,以便找出生产过程中产生氧化软点的原因,为弹簧钢45号精密无缝管的生产操作提供参考。
试验所用的样品来自某公司生产的45号精密无缝管的轧后带卷,厚度为4mm,其化学成分见表1。用电火花线切割机将其切为15mm×10mm(L×B)大小相同的样品。
以空气作为介质,在厢式加热炉内进行加热,研究45号精密无缝管卷取时脱碳特性。选择650、700、750、800、850、900、950、100、1050、1100℃为加热温度,每个温度选择5个保温时间,分别为15、30、60、120、360min。样品制备之后,在金相显微镜下观察其脱碳层组织状况。
为了研究45号精密无缝管的淬硬性,取经过脱碳试验的部分样品进行淬火。淬火温度定为850℃,保温10min,水淬。淬火之后用HR-150A洛氏硬度计测量其硬度。在样品正反表面各打5个硬度,取其平均值。然后再从中选择4个样品(650℃、15min,750℃、15min,800℃、30min,950℃、120min),利用Akashi HM-114维氏硬度计,选用500g的负荷由表面向心部每隔10μm测量其维氏硬度,并在ZEISS Axioplan2 imaging金相显微镜下观察组织形貌。研究结果表明:
(1)由于V和Cr可形成碳化物,降低碳火毒,从而降低脱碳敏感性。随着温度及保温时间的增加,脱碳层深度增加,并且与保温时间的开方成正比;在1000~1100℃时,脱碳层有一个低谷,其原因与该温度段表面氧化烧损有关。
(2)弹簧钢脱碳层厚度越大,淬火后的硬度就越低;在脱碳试样淬火加热过程中,铁素体没有发生马氏体转变;同时在淬火加热过程中铁素体晶粒随着温度的升高而增大,使钢的硬度降低。