赵玥
天津重型装备工程研究有限公司 天津 300457
摘要：以一种新型轧辊用钢作为研究对象，利用淬火相变仪分别测定了其在不同温度下等温保持得到的等温转变曲线，确定出转变开始和结束时间，并结合金相法确定出各个等温温度下保持得到的转变组织及转变量，最终测定出该轧辊用钢的TTT曲线。分析了不同等温温度对其组织和硬度的影响，为该钢的热处理和热加工工艺的制定提供了理论依据。
关键词：新型轧辊用钢；TTT曲线；金相组织；硬度
一、概述
过冷奥氏体等温转变图（TTT曲线）可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程：转变开始和终了时间、转变产物的类型以及转变量与温度和时间的关系等，可以用来指导等温热处理工艺的制订[1]。而热处理工艺直接决定着钢的使用性能和热加工性能，最终决定其使用寿命。本文以一种新型轧辊用钢为研究对象，绘制该钢的TTT曲线，并研究等温温度对组织转变速度和组织转变量的影响。
二、试验方法
（一）试验材料和设备
本研究试验用钢为一种新型轧辊用钢，其主要化学成分范围如表1所示。
（二）试验原理和方法
TTT曲线的测定原理和试验方法参考试验标准YB/T 130-1997[2]。临界点的测定在DIL 801热膨胀仪上完成，试验方法参考标准YB/T 5127-1993[3]，试样尺寸为φ6mm×50mm，将试样以2.5℃/min的速度由室温升高到1000℃，保温10min，测定升温过程中的临界点AC1和AC3，然后以60℃/min的速度冷却至室温并测定降温过程中马氏体转变开始点Ms。TTT曲线的测定在L78 RITA淬火相变仪上完成，试样尺寸为φ3mm×10mm，将试样在950℃保温20min奥氏体化后，以100℃/s迅速冷却至等温转变温度进行等温保持。在高温转变区（珠光体转变区）等温保持温度的范围选择为600℃-775℃，温度间隔为25℃；中温转变区（贝氏体转变区）的等温保持的温度范围选择为335℃-365℃，温度间隔为15℃。试样在选择的各个温度下等温保持，奥体组织达到部分或完全转变，等温转变结束后，以100℃/s的冷却速度将试样冷却至室温，使未转变的残余过冷奥氏体完全转变为马氏体组织。将等温转变后的试样分别在金相显微镜下分析和观察，确定出转变组织类型和转变量，如等温转变后的组织中不存在马氏体，则等温组织转变量为100%；若等温转变后的组织中存在马氏体，则由金相法确定出组织转变量，并根据杠杆法计算出组织转变量为某一百分含量时的时间点，并标在曲线图上。杠杆法原理及计算公式如图1和式（1）所示。测定在不同等温温度下保持得到的试样的维氏硬度（HV3）并标在曲线图上为热加工提供参考。
（一）临界点的测定
依据膨胀法原理，由加热-冷却过程膨胀量随温度变化曲线测得试验用钢升温过程中的临界点AC1=814℃，AC3=853℃，降温过程中马氏体转变开始点MS=382℃。
图1 膨胀量-时间关系曲线
（二）等温转变点的确定
经奥氏体化后的试样在等温温度保持，首先经过一段孕育期，膨胀量不变。然后开始发生组织转变，转变开始点可由膨胀量-时间曲线上的拐点确定，膨胀量随着组织转变量的增大逐渐增大，最终从某一时刻开始保持恒定，该时刻为等温转变的结束时间，奥氏体完全转变为其他组织，组织类型和转变量由金相法确定。经测定，试验用钢在600℃-775℃、325℃-375℃的转变开始结束时间及其组织转变量如表2所示。
然后根据式（1）分别计算出珠光体转变量为50%以及贝氏体转变量为10%时的时间，并标在TTT曲线图上。
（三）金相组织和硬度
本试验所选择的部分等温温度下保持得到的金相组织如图2所示。
各个温度等温转变得到的试样对应的硬度结果如表3所示。
（四）TTT曲线的绘制
根据以上试验结果，绘制出该试验用钢的TTT曲线图，如图3所示。
图3 试验用钢的TTT曲线图
由图3可见，在奥氏体→珠光体转变区，等温温度为725℃时孕育期最短，转变过程最快；在奥氏体→贝氏体转变区，等温温度为350℃时孕育期最短，转变过程最快，且相比奥氏体→珠光体转变，贝氏体转变的孕育期较短，组织转变量不能达到100%，等温转变后的残余的过冷奥氏体在快速冷却过程中转变为针状马氏体，如图2所示。
四、试验结论
(1) 采用膨胀法，结合金相和硬度测定了一种新型轧辊用钢的TTT曲线图，为该钢的热处理和热加工工艺的制定提供了理论依据。
(2) 等温温度为725℃时，奥氏体→珠光体转变的孕育期最短，转变过程最快；等温温度为350℃时，奥氏体→贝氏体转变的孕育期最短，转变过程最快。
参考文献
[1] 刘云旭. 金属热处理原理[M]. 机械工业出版社. 1981, 169-209
[2] YB/T130-1997, 钢的等温转变曲线图的测定[S].
[3] YB/T 5127-1993, 钢的临界点测定方法（膨胀法）[S].
作者简介：
赵玥（1985- ），女，天津重型装备工程研究有限公司工程师，硕士，材料物理及力学性能分析测试方法研究。
论文作者:赵玥
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/13
标签：奥氏体论文; 金相论文; 组织论文; 温度论文; 试样论文; 曲线论文; 轧辊论文; 《防护工程》2018年第18期论文;