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本文就支承辊Cr5钢的锻后热处理态截取试样,运用扫描电镜、透射电镜、摩擦磨损试验机、拉伸试验机、冲击试验机和洛氏硬度计分析最终热处理对Cr5钢组织及摩擦磨损等性能的影响,以期得出一条最佳热处理工艺路线。差温热处理是最终热处理阶段使用的主要热处理工艺,首先对Cr5钢进行预备热处理—淬火+高温回火(即调质处理),具体的工艺参为970℃×60 min+540℃×120 min。经调质后,Cr5钢的强、硬度和冲击功分别为1420 MPa、49 HRC和146 J,断后延伸率是2.90%,此时材料强韧性良好,能满足工况的基本要求。Cr5钢淬火后的组织是马氏体和未溶碳化物。当淬火温度较低时,材料的奥氏体化不够充分,有部分铁素体未来得及转变成奥氏体,使得材料淬火后仍有铁素体存在,而铁素体的硬度较低,使得淬火后材料的硬度较低,磨损失重量较大,磨损较严重;当淬火温度在T1=990℃~T1=1050℃之间时,试样的平均硬度值随淬火温度的升高呈上升趋势,这是由于随淬火温度的上升碳化物溶入基体,使基体中碳含量上升,马氏体的亚结构向高碳马氏体转变,且在这个温度范围内,基体的粗化不明显;当淬火温度超过1050℃-990℃时,由于淬火温度的上升,Cr合金碳化物进一步溶入,基体中碳含量不断上升,使材料的Ms点下降,残留奥氏体含量增多,抵消了马氏体硬度的上升,同时,由于淬火温度的上升晶粒长大会使材料的性能下降。综合考虑,本试验最终的淬火温度选择1050℃-990℃。将经1050℃-990℃淬火后的试样进行回火,当回火温度较低时,碳化物析出较少,组织中仍保留着淬火组织形态,此时材料依然保持较高的强硬度;随着回火温度的升高,碳化物逐渐析出,当回火温度为520℃时,碳化物基本完全析出且分布均匀,残余奥氏体转变和马氏体的分解基本达到稳定状态,回火组织处于一个相对稳定的状态,此时材料的强硬度分别为1490 MPa、52 HRC,断后延伸率为3.16%,冲击功达到153 J,因此,在所选取的温度范围内,最佳回火温度为520℃。与预备热处理后相比,材料经过最终热处理后,强度、硬度、冲击功分别提高了4.95%、6.12%、4.79%。通过TEM分析,碳化物类型主要为M7C3,碳化物尺寸比较细小且分布较均匀,组织和性能均得到明显改善。