热处理对奥氏体不锈钢丝组织和性能的影响

作者:张丹丹;王安平;李艳艳;王春生 刊名:金属制品 上传者:尹智美

【摘要】研究热处理温度和时间对2Cr19Ni9Mo奥氏体冷拉不锈钢丝卷制的触指弹簧组织和性能的影响。对1.6mm 2Cr19Ni9Mo不锈钢丝及弹簧进行回火处理,回火温度380~500℃,保温时间1~4 h,观察回火后2Cr19Ni9Mo钢丝的金相组织,检测显微硬度及抗拉强度,并使用弹簧拉压试验机检测回火后弹簧的弹簧特性值。试验结果表明,在380~420℃和460~500℃这2个回火温度范围内,2Cr19Ni9Mo钢丝的硬度和抗拉强度稳定提高,回火后的钢丝硬度约460 HV1,抗拉强度约1 950 MPa,触指弹簧的弹簧特性满足设计要求。

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触指弹簧是六氟化硫断路器产品上重要的弹性原件,其作用是当触头闭合时,在动触头和静触头接触处产生一定的接触压力,使触头间具有良好的接触以保证通流能力。该弹簧要求具有良好的强度、弹性、热稳定性、耐蚀性和弱磁性,因此触指弹簧一般采用牌号为2Cr19Ni9Mo的3J9奥氏体冷拉钢丝进行绕制。2Cr19Ni9Mo钢是在1Cr18Ni9Ti钢的基础上发展起来的高强度奥氏体不锈钢,属于新型耐蚀高弹合金[1-3]。其碳含量较高,变形量可控制在90%以上,不仅具有优良的综合力学性能和较高的弹性极限[4-5],而且有抗氧化和无磁性的优点[6]。该钢是在冷变形状态下供货,并经冷变形制成零件,因此是制作触指弹簧的理想材料。2Cr19Ni9Mo钢生产历史较短,目前还存在性能不稳定的问题。这种钢热轧之后要经过固溶处理—冷轧—时效处理才能使用[2],研究这3种处理工艺对钢组织与性能的影响,对于解决存在的问题具有十分重要的作用。通过对2Cr19Ni9Mo冷拉不锈钢丝和弹簧进行回火处理,研究回火温度和保温时间对钢丝的强度、硬度、显微组织和弹簧特性的影响,希望为实际生产提供一定参考。1试验材料与方法1.1试验材料试验采用B级1.6 mm 2Cr19Ni9Mo冷拉不锈钢丝,其化学成分见表1。抗拉强度要求1 650~1 900 MPa,实测结果为1 667 MPa。表11.6 mm 2Cr19Ni9Mo冷拉不锈钢丝化学成分Table 1 Chemical composition of diameter 1.6 mm 2Cr19Ni9Mo cold-drawn stainless steel wire w/%C Si Mn S P Cr Ni Mo0.25 1.49 1.82 0.014 0.024 19.33 9.28 1.671.2试验方法将1.6 mm 2Cr19Ni9Mo钢丝进行回火处理,回火温度分别为380、420、460、480、500℃,并在各个温度保温1~4 h,保温后空冷。将回火处理后的2Cr19Ni9Mo钢丝试样和未经过处理的原材料样品分别进行镶嵌、打磨、抛光,并在成分为Fe Cl3(5 g)+HCl(10 m L)+H2O(100 m L)的腐蚀液中进行腐蚀;使用放大倍数为400倍的ZMM-500金相显微镜观察其横截面和纵截面的显微组织;采用HX-1000TM型显微硬度计进行硬度检测,载荷为9.8 N;使用拉伸试验机对回火处理后的试样进行抗拉强度检测;使用弹簧拉压试验机对弹簧进行特性值检测。2试验结果及讨论2.1金相组织分析图1为2Cr19Ni9Mo冷拉钢丝原材料的横截面和纵截面金相组织照片,图2为回火处理后的2Cr19Ni9Mo冷拉钢丝纵截面金相组织照片。2Cr19Ni9Mo合金的基体为γ奥氏体,在不同的工艺条件下存在δ铁素体、M23C6、α1和α2铁素体相[6]。由图1a可以看出,2Cr19Ni9Mo冷拉钢丝原材料纵截面的显微组织为典型的冷加工纤维组织,在拉拔方向呈纤维状[7-8],其晶界不易辨认。冷拉状态的2Cr19Ni9Mo组织为α'相马氏体和残余奥氏体,在低于500℃回火处理过程中,随着回火温度的升高,碳原子扩散析出能力增加,α'相马氏体和残余奥氏体分解成ε碳化物和较低过饱和度的α固溶体[7]。从图2b看出,在480℃回火后,钢丝的纤维状组织仍存在,说明此时未发生回复和再结晶。a)原材料纵截面b)原材料横截面图1 2Cr19Ni9Mo钢丝原材料的金相组织×400Fig.1 Microstructure of 2Cr19Ni9Mo steel wire

参考文献

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