M50和M50Nil钢多向锻造碳化物及晶粒细化机制研究

M50和M50Nil钢多向锻造碳化物及晶粒细化机制研究

M50钢具有高温条件下硬度、强度高等优点,是目前综合性能优良的航空轴承钢。M50钢中合金元素形成的碳化物是其重要的组织特征同时也是轴承性能良好的保障,但是分布不均,尺寸过大的碳化物会使轴承在服役过程中发生开裂导致失效。

M50Nil钢是在M50钢的基础上研发的新一代高温轴承钢,这种钢在经过表面硬化处理后,具有“表硬内韧”的特点,这样大大提高了轴承的疲劳寿命,但是

M50Nil钢的晶粒尺寸较大,这样影响了锻件的性能,因此,如何控制M50钢中碳化物的尺寸和分布、M50Nil钢中晶粒粗大的问题,提高材料性能,是目前制备高性能高温轴承钢的难题。本文通过对M50钢和M50Nil钢进行多向锻造,研究了始锻温度和累计应变量对M50钢和M50Nil钢微观组织的影响,并分析了M50钢的碳化物碎化机制以及M50Nil钢的晶粒细化机制。

在1000℃和1100℃对M50钢分别进行累积应变量为1.2、2.4、3.6和5.4的多向锻造,多向锻造后的锻件碳化物发生明显的碎化,由原始M50钢中尺寸为25μm的碳化物碎化为小于10μm,同时始锻温度升高使得颗粒状碳化物发生了明显的溶解。始锻温度为1100℃时,随着累积应变量的增加,锻件易变形区的晶粒得到细化,当累积应变量增加到5.4时,易变形区平均晶粒尺寸为3μm。

在1050℃、1100℃、1150℃和1180℃下对M50Nil钢进行了累积应变量为3.6的多向锻造发现,锻后锻件易变形区的晶粒尺寸发生了明显的变化,当

M50Nil钢只在这四个温度下保温一定时长不进行多向锻造时,晶粒尺寸随着加

热温度的升高逐渐长大,而多向锻造后易变形区的晶粒尺寸在1100℃时达到最

小值。在1100℃保温30min后对M50Nil钢进行了累积应变量分别为0.6、1.8、

3.6、5.4和7.2的多向锻造,M50Nil钢易变形区的晶粒尺寸随着累积应变量的增加呈现减小的趋势。