35MnVN 、 40MnVTi 非调质钢温锻后的组织及耐磨性研究 金庆生 (重庆汽车研究所 , 重庆 400039
摘要 :研究了 35Mn VN 、 40MnVTi 非调质钢和 45、 40Cr 调质钢经 650℃ 温锻后的显微组织及耐磨性 , 分析了磨痕形 貌 。 结果表明 , 在 90kg 负荷下的滑动摩擦磨损特性试验中 , 35Mn VN 钢的耐磨性与 40Cr 钢相当 , 40MnVTi 钢稍 差 , 45钢最次 。 关键词 :35Mn VN 、 40Mn VTi 非调质钢 ; 温锻 ; 耐磨损性 中图分类号 :TG115124 文献标识码 :A 文章编号 :025426051(2006 0320040205
M i crostructure and W ear Resist ance of 35M nVN, 40M iM i croa lloyed Eng i n eer i n g Steels After W i J I N Q ing 2sheng (Chongqing Aut omobile I China
Abstract:The m icr ostructure and wear resistance of m 40MnVTi steel were investigated in comparis on with steels 45, 40Cr , worn 2out appearance were analyzed . The results show that the wear after war m f orging are higher than that of the 40MnVTi steel, the 45steel has the l .
Key words:35Mn VN, 40Mn VTi m icr oall oyed engineering steel; war m forging; wear resistance .
作者简介 :金庆生 (1965— , 男 , 河南南阳人 , 高级工程师 , 硕 士 , 主要从事汽车材料的应用研究工作和汽车零部件的检验工 作 。 联系电话 :0232688292472812收稿日期 :2005206209
非调质钢是指在中碳钢中添加微量的强碳化物形
成元素 V 、 Nb 、 Ti 等 , 热加工后控制冷却到室温 , 利用 碳 (氮 化物的析出强化 , 使其达到中碳钢调质后的强 度水平 , 从而省去调质处理工序 。 它不仅节省能源 , 缩 短生产周期 , 还可避免淬火畸变及开裂 , 提高产品质 量 , 具有重要的技术和经济意义 。温锻产品一般都表 现出良好的冲击韧性 , 非调质钢经温锻成形后 , 可弥
补 与调质钢在冲击韧性和塑性上的差距 , 进一步拓宽非 调质钢的应用范围 。 磨损失效是机械零件失效的主要 形式之一 , 直接关系到机器能否保持精度和使用寿命 , 非调质钢经温锻后能否达到调质钢温锻后所具有的耐 磨性 , 是非调质钢在温锻领域替代调质钢所需解决的 课题之一
[1-2] 。
1 试验材料与方法 111 试样制备
试验材料为热锻用微合金非调质钢 35Mn VN 和
40Mn VTi, 调质钢 40Cr 和 45钢 , 其主要化学成分见表 1。 非调质钢用 10t 工业电炉冶炼 , 出厂时轧成 <60mm 的棒料 , 试验前热锻成 25mm ×25mm 的方棒 , 锻后单 件空冷 。 45钢和 40Cr 钢分别由 <55mm 和 <45mm 的 棒料改锻成 25mm ×25mm 的方棒 , 锻后单件空冷 , 然 后再进行调质处理 , 在箱式炉中加热 , 调质工艺分别 为 :40Cr 钢 , 860℃ 油淬 +600℃ 回火 ; 45钢 , 850℃ 盐水 淬 +600℃ 回火 。
4种试验材料的温锻温度均选择在 650℃ 开始 , 在
自由锻打过程中 , 由于锻打造成的温升 , 试棒温度逐步 上升 , 最高可达到 750℃ 左右 , 最后因变形量的减少 , 温度再逐渐下降 , 终锻时温度在 600℃ 左右 。锻造过 程中锻件温度的测定采用接触式光电测温仪进行 , 锻 料横截面收缩比为 36%, 试验所用环块磨损试样尺寸 为 12135mm ×12135mm ×19mm 。
表 1 试验钢的化学成分 (质量分数 , %
Table1 Che m i ca l co m positi on of test steels(wt%钢种 C
Mn Si S P Cr V Ti N
35MnVN 01341145 01400101501004 — 0109— 0109
40MnVTi 0141111501300101001027— 01120102— 45014501684013020103001016— — — — 40Cr
01390125012501025010220189— — — 112 组织观察
金相试样用 4%的硝酸酒精溶液侵蚀 , 在 Leitz 光 学显微镜下观察组织 , 同时摄取金相照片 。用线切割 方法在试样表层取 015mm 的薄片 , 用砂纸将其减薄到 011mm 左右 , 制成 <3mm 的圆片试样 。在 CE 210型双
喷电解减薄仪上进行双喷电解减薄 , 电解液为 10%高 氯酸 +10%甘 油 +80%酒 精 混 合 溶 液 , 最 后 在
H 2800透射电镜上观察制成的薄晶体试样的组织 。 113 摩擦磨损试验
各种材料的摩擦磨损试验均在 MHK 2500型环块
磨损试验机上进行 , 试验过程中用 N32机油润滑 , 滴 速为 40d /min, 转速为 600r/min, 线速度为 11546m /s, 磨痕宽度用 DM 读数显微镜测量 , 每条磨痕测量 3次 , 取其平均值为试验磨痕的宽度 , 然后根据下式换算成 磨损体积 。
V =π2180arcsin 2R -2 2 -2 2
式中 :V — 磨损体积 ; L — 磨痕长度 (通常等于磨环宽
度 ; R — 对磨环半径 ; b — 平均磨痕宽度 。滑动磨损试 验变化参数为时间 。对磨环为淬火 GCr15钢标准试 样 , 硬度 58~62HRC 。
2 试验结果与分析 211 显微组织分析
35Mn VN 和 40MnVTi 非调质钢温锻前的热锻态组 织皆为块状铁素体 +珠光体 。 其中 35MnVN 钢因其碳 含量较低 , 铁素体数量相对较多 。 40Mn VTi 钢中的铁 素体不仅数量相对较少 , 布 。
体 +珠光体 , 但它们已沿加工方向呈明显的条带状分 布 。 在垂直锻件拔长方向的横截面上 , 也有条带分布 倾向 。 从图 1a 所示的 40Mn VTi 钢温锻后的低倍组织 照片上 , 可以看到有条带沿塑性变形方向分布 , 由此可 见珠光体和铁素体实际上
是呈层带状的 。图 1b 、 c 分 别是 35MnVN 和 40MnVTi 钢的温锻组织 。两种调质 钢的温锻组织中也出现了珠光体区域 , 显然和温锻时 发生的相变有关 , 其铁素体区域也是呈条带状相间分 布 。图 2是 45钢和 40Cr , 调质钢 45、 , 其中 40Cr
, 条带状 , 且珠光体的形态主要是 (图略 。
图 1 35M n VN 、
40M n VTi 钢的温锻组织的光学显微照片
(a 40MnVTi steel (横向 ×100 (b 40MnVTi steel (横向 ×600 (c 35MnVN steel (纵向 ×600
Fig . 1 Op tical m icr ographs of 35Mn VN, 40Mn VTi steel after war m forged (a, b 40MnVTi steel (transverse (c 35MnVN steel (l ongitudinal
35MnVN - 40MnVTi非调质钢温锻后的组织及耐磨性研究
