冷却速率对55CrSi弹簧钢的相变组织和显微硬度的影响

1、第32卷第6期201（）年 11月上海金属5HANGHA1METALSVol 32 No 6No van bee 201()13冷却速率对55CiSi弹簧钢的相变组织和显微硬度的影响王晓峰陈伟庆（北京科技大学冶金与生态匸程学院，北京IOOO83）【摘要】 针对55Sr弹簧钢冷却转变过程的组织转变问题门则定了 55Sr弹簧钢的连续 冷却转变曲线（CCT）,釆用金相显微镜及扫描电镜观察不同冷速下的显微组织，测定不同冷速 下钢的显微破度（HV）o结果表明：当冷却速率在13C/s时.先析出铁素体和珠光体组织： 随着冷却速率的增加.珠光体含量增加;当冷却速率达到5 C人时钢中珠光体含量达到最大 值。因此

2、，为了得到强韧性较高、性能优良、珠光体含量较高的产品，钢的冷却速率应控制在3 5 /s 左右 【关键词】55SCi弹簧钢 珠光体 CCT曲线 纽织 显微咬度IM FLUENCE OF COOLING RATE ON TRANSFORM AT NSTRUCTURE AND M ICROflARDNESS OFSPRING STEEL 55SCrW ang X iiiofeng Chen W eiqing(Sell(X)I ofM etalluigi(aal and E(%)bgica 1 Enguieeriig Unkersity of Scierue an(I Technology Beiji

3、iig)Abstract A continuous cooliig transfoim ation (CCT) curve of 5 5S C r sprhg steel was test (xl by tliemo niwhaii ical sinu la tor Them icnisliuctun1 w as analyzal at (liffcjHHit(xx)liig rates l)y MM and in iemsrope The results Jkm e(l tliat ferrite and pearlik pivc p itakxl first K at the(x)olii

4、g rat匕 of 1 3 C /s tlie anount of pearlite iicreaswl as tlie cooling rate iiicreasiig As die cooluig rate iir creased to 5 C /a the an (Mint of pearlite reachwl them ax hum. Therebnj in on! er to get a higher strength toughness and (xcrlkmtance pnxluc tw ith a h prarlit(fc an ount iie coo liig rateo

5、f he steel should he con tn)ltd w iii in 3 /s to 5 C /s【Key W ords 55SiCrSpring StwJ Pearlite CCT Cune M icn)shnchin： M icx)4Ianlns第32卷第6期201（）年 11月上海金属5HANGHA1METALSVol 32 No 6No van bee 201()13第32卷第6期201（）年 11月上海金属5HANGHA1METALSVol 32 No 6No van bee 201()1355SEi钢是应用于汽车悬架弹簧的高档弹簧 用钢。悬架弹簧在汽车行驶过程中，承受高

6、频往 复压缩运动,起看缓冲和减丧作用，其质量好坏, 对车辆平稳性、安全性超着至关車要的作用，所以 对所用的弹簧钢的组织性能有很高的要求。弹簧 钢55S（：r的抗回火稳定性好、松弛抗力高、疲劳 寿命理想，是H前应用于汽乍悬架弹簧最仃代表 性的钢种M。在弹簧钢生产过程中，学握弹簧钢 热加工过稈中的纽织变化是研究弹簧钢采用控冷 控轧工艺、实现晶粒细化的基础。木文借鉴前 人研究成果小主要研究了冷却速度对组织结 构、珠光体量的影响规律，为55Sr弹簧钢生产 提供理论依据。1研究方法实验用钢取自9 mm的55C6i弹簧钢盘 条，其化学成分如表1所示。表1实验钢的化学成分（质量分数. ）cSiM nPSCr

7、(1 571. 510 700 0060 0(M0 69将试样加工成03mm x 10mm样品,在FOR-MASTOR-DK；mVL膨胀仪上按照 YB/T 5127- 93第32卷第6期201（）年 11月上海金属5HANGHA1METALSVol 32 No 6No van bee 201()13第32卷第6期201（）年 11月上海金属5HANGHA1METALSVol 32 No 6No van bee 201()13通讯作者:E晓绛如博匕从事钢的质眾控制与晶种开发、Email wangxnofeng_04()4 163 com 1994-2011 Cnina Academic Jour

8、nal Electronic Publishing House. All rights reserved, 14上海金属第32卷要求用膨胀法测定钢临界点A q、A ,其加热速 度和冷却速度应不高于200 C/k试验中采用 200 C /h速度加热，通过测定温度-膨胀曲线上 所显示的热膨胀变化点来确定相变点，采用切线 法収膨胀-温度曲线的血线部分与延长线曲线部 分的分离点对应的温度为临界点。测定不同冷速条件下（1、二5、7、9 lk 11 IS 20、25 C /s）的温度-膨胀量曲线，结介金相法和 换度法，采用切线法确定每种工艺不同冷速对应 的温度膨胀1111线的相变开始点、结束点。将每种 工

9、艺测得的组数据加以整理得到CCT曲线。将做完CCT曲线的样品制成金相试样，用 毗的硝酸酒耕溶液对试样进行侵蚀，利用金相显 微镜和扫描电镜得到55CiSi弹簧钢在不同冷却 速率下的金相组织。2实验结果和分析实验分析得出的55Sr弹簧钢的CCT曲线 如图1所示。其中55Sr钢的平衡临界点温度 A q 为 760 C, A q 为 780 C, M s为 280 t。由55SE确簧钢的CCT曲线（图1）可以看 出,作为含Ci亚共析钢,55SCi的CCT曲线存 在铁索体析出区、珠光体转变区、贝氏体转变区和 马氏体转变区。铁素体转变温度大约在680660C左右，珠光体转变结束温度大约在610-560C左

10、右，贝氏体转变大约在550280 C左时间/s图1 55SCI钢的CCT曲线各冷却速率所对应的钢的金和组织如图2所 示，通过55SIM单簧钢的CCT曲线（图1）及对应 各冷却速率下的金相组织（图2）可以看出，当冷 却速率在13C/s时，产生先析铁素体和珠光 体组织（图2（ a）、2（ b）,随着冷却速率的增加, 珠光体含最増加；当冷却速率达到5 C /s时,钢中 珠光体含量达到最大值（图2（c）;当冷却速率14上海金属第32卷14上海金属第32卷ir/s35iOpm95(h) isr/$(g) 13X?/sI Oum(i) 2or/$(j) 25V/S(D ur/s图2不同冷速下实验钢的组织1

11、4上海金属第32卷 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第6期王晓峰等：冷却速率对55(：S弾簧钢的相变组织和显微硬度的影响15达到7C/$钢中有贝氏体析出(图2(d);当冷 却速率在915C/s时.钢屮组织主要为贝氏体 组织，并含有少量马氏体组织(图2( e) 2( h) )o 钢中典型的贝氏体组织如图3所示，在放大倍数 高时呈羽毛状；当冷却速率达到20 25C /s时, 钢中主要为马氏体组织。同时从图2( 0、2( j)可以看出，冷却速率在 20 25 X? /

12、s时，马氏体组织随着冷却速率的增 大而细化主要是因为随着冷却速率的増大，变 形奥氏体的稳定性增强，推迟了相变的发生，使 得奥氏体在较低温度下分解，从而得到细小的 马氏体组织。第6期王晓峰等：冷却速率对55(：S弾簧钢的相变组织和显微硬度的影响15第6期王晓峰等：冷却速率对55(：S弾簧钢的相变组织和显微硬度的影响15图3冷却速率为13r /s时钢中贝氏体组织第6期王晓峰等：冷却速率对55(：S弾簧钢的相变组织和显微硬度的影响15 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.钢

13、在乞冷却速率下的显微碾度(IIV)如图4 所示，山图4可以看出，随着冷却速率的增大，钢 的显微换度(IIV)也逐渐增大。室温下，铁素体 组织是体心立方幻i构，奥氏体是血心立方结构，铁 索体组织的强度、便度高于奥氏体.珠光体是铁索 体和渗碳体的机械混介物,强度和碾度又高于铁 素体组织，贝氏体是介于扩散性珠光体转变和非 扩散性马氏体转变之间的一种中间转变产物,其 强度、披度高于珠光体，低于马氏体组织。这与膨 胀实验所得出的CCT曲线中不同冷却速率下得 出的不同组织相符。图4冷却速率与硬度的关系曲线3结论(1) 冷却速率对55CiSi弹赞钢的组织转变有 重要的作用，当冷却速率在1 3 C /s时,产

14、生先 析铁素体和珠光体组织；当冷却速率达到5 C/s 时,钢中珠光体含暈达到垠大值；当冷却速率达到 7C/$钢中有贝氏体析出；当冷却速率在9 15 C /s时,钢屮组织主要为贝氏体组织，含有少量 马氏体组织：当冷却速率达到2025 C /s时，钢 中主要为马氏体组织。(2) 随着冷却速率的増大，钢的显微换度 (HV)也逐渐增大。(3) 为了得到强韧性较高、性能优良、珠光体含 量较高的产品，冷却速率应控制在3 5C/s右。参考文献1肖军.车用悬架弹賛及其市场J|.金属制品，200& 34( 5): 39-4L2|朱应波国外弹簧钢生产技术1|.北京：冶金匸业出版社.19% 13 - 353谢忆朱丽就，周奠华.形变温度和应变率对GH4169介金微 观组织的影响J.上海金属,3009. 31( 2): 12-