塑料模具標準件頂桿用65MnV鋼的組織分析
1 試驗方法
試驗用鋼采用10kg的真空電弧加熱爐冶煉而成。其化學成分如下表所示。
表 試驗用鋼化學成分(wt%)
Table The composition of steel(wt%)
C | Mn | V | P | S |
0.66 | 0.885 | 0.093 | 0.018 | 0.008 |
采用JSM-35C型掃描電子顯微鏡(SEM)和JEM100CXⅡ型透射電子顯微鏡(TEM)對65MnV鋼的顯微組織進行分析。透射電鏡采用金屬薄膜試樣,制樣方法為:用線切割機床將試樣切成0.2~0.3mm厚的薄片,用砂紙磨至0.025mm以下,然后沖成?φ3mm的小圓片,zui后在MTP-1型雙噴射電解減薄儀上雙噴減薄穿孔,制成可供TEM觀察的試樣。雙噴射電解液成分為8%高氯酸溶液,雙噴溫度為-30~-50℃,工作電壓為30~40V,工作電流為20~30mA左右。
2 試驗結果與討論
2.1 65MnV鋼的淬火組織
在光學顯微鏡下觀察到65MnV鋼的低溫淬火組織為隱針馬氏體組織,馬氏體組織細小,不易觀察,故選用掃描電子顯微鏡進行觀察。圖1所示為65MnV鋼經800℃和900℃淬火后在掃描電鏡下觀察到的顯微組織照片。
圖1 65MnV鋼的淬火組織(SEM) 800× (a)800℃淬火;(b)900℃淬火
Fig.1 The microstructure of 65MnV steel after quenching (SEM) 800×
(a)quanching at 800℃;(b)quanching at 900℃
從圖中可以看出,65MnV鋼在800℃淬火時的淬火組織為隱針馬氏體組織。隨淬火溫度的升高,馬氏體組織逐漸由針狀與板條狀馬氏體的混合狀態變成針狀馬氏體組織,并且馬氏體針變得十分粗大,而鋼中未溶碳化物不斷溶解和粗化,淬火溫度升高到900℃時鋼中未溶碳化物幾乎全部溶解。
圖2所示為鋼中馬氏體組織的亞結構隨淬火溫度的變化。從圖中可以看出,65MnV鋼經840℃淬火時的組織幾乎全部是位錯型馬氏體,孿晶馬氏體的含量相當少,在馬氏體板條片中可看到大量的位錯纏結如圖2a所示。當溫度升高到900℃時,孿晶馬氏體的數量逐漸增加,圖2b所示為孿晶馬氏體的組織形貌,這是鋼中碳化物溶解增加馬氏體中的平均含碳量所致。馬氏體的尺寸也隨淬火溫度的升高而增大,當溫度由800℃升高到900℃時,馬氏體板條寬度由0.22~0.46μm增大到0.44~0.56μm。
圖2 不同淬火溫度下的馬氏體亞結構 36000× (a)840℃淬火;(b)900℃淬火
Fig.2 The Sub- microstructure of martensite under different quench temperature 36000×(a)quanching at 840℃;(b)quanching at 900℃
圖3所示為65MnV鋼經840℃淬火后馬氏體組織的形態。從圖中觀察到,鋼中馬氏體分布十分混亂,互相交錯排列,可觀察到人字型馬氏體(圖3a)和交叉型馬氏體(圖3b)。另外還可看到兩片馬氏體在相遇處發生猛烈碰撞,成的馬氏體受到撞擊發生滑移,形成交叉狀態。這是因為馬氏體相變是以切變形式發生的,相變時產生很大的切應力,在兩個馬氏體交叉點造成應力集中,誘發新的馬氏體生成,因此形成人字型馬氏體。如果撞擊力很大就會使先形成的馬氏體發生滑移,也會使應力集中得到松弛,形成交叉形馬氏體。
圖3 65MnV鋼840℃淬火的馬氏體形態 18000×
(a)人字型馬氏體;(b)交叉型馬氏體
Fig.3 Morphology of martersite in 65MnV steel after quenching at 840℃ 18000×
2.2 65MnV鋼的回火組織
TEM對65MnV鋼經840℃淬火后經不同溫度回火組織的觀察表明,在180℃回火時,鋼中析出細小的短須狀ε碳化物(圖4a),未發現滲碳體的析出。ε碳化物粗細為2~15nm,長度為30~140nm,與基體保持共格關系,在取向上保持Jack關系。隨回火溫度的升高,鋼中ε碳化物逐漸向滲碳體轉變,滲碳體含量和尺寸逐漸增加。圖4b是在260℃回火試樣中觀察到的滲碳體,呈棒狀,粗細為5~20nm,長度為80~250nm。
圖4 回火溫度對65MnV鋼組織的影響 36000×
(a)180℃回火析出的ε碳化物;(b)260℃回火析出的滲碳體
Fig.4 The dependence of microstructure in 65MnV steel on temper temperature
3 結論
(1)65MnV鋼的退火組織由細小的珠光體和鐵素體組織組成,珠光體片層間距為0.8~1.1μm。
(2)65MnV鋼的低溫淬火組織為隱針馬氏體組織,隨淬火溫度的升高,淬火組織逐漸由針狀與板條狀馬氏體的混合組織變成針狀馬氏體組織,馬氏體組織的亞結構由位錯型馬氏體向孿晶馬氏體轉變。
(3)65MnV鋼在180℃回火時析出共格的彌
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