M50鋼熱變形行為及其微觀組織研究.pdf

1、M50鋼是一種綜合性能優(yōu)良的高溫軸承鋼，其服役溫度可達315℃，但其鑄錠中存在的共晶碳化物沿棒料方向呈條狀不均勻分布，這嚴重影響到了M50鋼的接觸疲勞強度和使用壽命。本文研究了熱處理和熱變形對M50鋼中的大塊碳化物的形態(tài)和分布的影響，同時建立了M50鋼的高溫本構(gòu)關(guān)系和熱加工圖，并利用M50鋼的本構(gòu)關(guān)系建立了M50鋼的材料模型，利用DEFORM-3D對軸承套圈的碾擴過程進行了有限元模擬，優(yōu)化了碾擴過程的相關(guān)工藝參數(shù)。
　　M50鋼的

2、熱變形過程中，其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線經(jīng)過彈性變形階段的應(yīng)力迅速上升后逐漸趨于平緩或下降，且溫度越高，應(yīng)變速率越低，動態(tài)再結(jié)晶所進行的越充分，流變應(yīng)力的值也越小。在Murty失穩(wěn)判據(jù)下建立了M50鋼的熱加工圖，在真應(yīng)變量為0.8時，M50鋼的最佳熱加工區(qū)域分別是900～975℃，0.01～0.05s-1和1050～1100℃，0.01～1s-1以及1100～1150℃，0.06~1s-1的區(qū)域。
　　M50鋼淬火后的組織為馬氏體+殘余

3、奧氏體+碳化物，隨著溫度的升高，馬氏體相對含量減少，殘余奧氏體相對含量明顯增多，碳化物MC、M2C和M6C逐漸減少，其中粒狀碳化物在1100℃消失殆盡，而大塊狀碳化物(>3μm2)幾乎不發(fā)生溶解。在1100℃以下保溫40min，M50鋼晶粒尺寸基本不長大；在1150℃時發(fā)生過熱現(xiàn)象；熱處理溫度上升到1200℃時，晶粒尺寸急劇長大同時發(fā)生過燒現(xiàn)象。
　　在M50鋼熱壓縮過程中，試樣兩端難變形區(qū)的大塊碳化物基本不發(fā)生溶解，中間大變形區(qū)

4、的碳化物發(fā)生了破碎和溶解，體積分數(shù)明顯減少，周向小變形區(qū)碳化物基本溶解消失完，在高溫高應(yīng)變速率下容易出現(xiàn)空洞。在熱變形過程中，應(yīng)變速率越小，變形溫度越高，應(yīng)變量越大，再結(jié)晶進行的越充分，再結(jié)晶晶粒尺寸越大。
　　利用DEFORM-3D對M50鋼環(huán)件在不同工藝參數(shù)下碾擴過程進行模擬，同時結(jié)合熱加工圖對模擬結(jié)果進行了對比分析，驗證了M50鋼熱加工圖的正確性，同時得到了最優(yōu)化的工藝參數(shù)：驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速為75~90r/min，驅(qū)動輥進給速度為