NM450耐磨钢裂纹控制研究

NM450耐磨钢裂纹控制研究

低合金耐磨钢是近年来兴起的一种新型钢种,因其合金含量低、耐磨性能优

异而被广泛应用,但是部分耐磨钢在生产制造过程中出现裂纹缺陷,这严重降低

了企业的生产效率。因此本文对NM450低合金耐磨钢中的裂纹进行研究,采用金相显微镜和扫描电子显微镜进行显微组织分析,通过热-力-组织耦合无缺陷有限元模型仿真模拟了钢板厚度方向热处理过程中应力的变化,用XHD-2000TMSC数显维氏硬度计进行钢板厚度方向硬度测试,对裂纹产生的原因进行了系统的研究

并优化了回火工艺。

具体研究结果如下:国内某钢厂生产的NM450耐磨钢板,对其进行火焰切割

后出现延迟裂纹,延迟裂纹萌生于偏析带处。偏析是铸坯凝固过程中形成的,不会在随后的轧制和热处理过程中消除,从而使钢板的组织和性能在厚度方向存在差异。

在钢板热处理过程中由于冷却速率不同导致组织变化不均匀会产生相变应

力,在切割过程中钢板表面和心部由于受热不均匀会在厚度方向产生较大的热应

力。相变应力和热应力会在钢板偏析带处叠加,使钢板在偏析带处萌生裂纹并沿

厚度方向扩展。

NM450钢板在淬火冷却后出现了沿厚度方向的纵裂纹,裂纹平直且延伸较长,裂纹的张开度总体呈现出中间大两端小的趋势,试样厚度中心偏析带处有向轧制

板材长度方向和轧制表面方向扩展的辐射状花样,表明裂纹起源于钢板厚度中心

偏析带位置;裂纹附近组织没有氧化圆点,有轻微的脱碳现象,自然裂开试样的裂纹内部有比较厚实紧致的氧化铁产物,综合分析NM450钢的裂纹是淬火冷却过程中在偏析带处形成的,并在残余应力的作用下延伸扩展,纵裂纹一直延伸至表面。

为了优化耐磨钢板的力学性能,解决钢板厚度方向硬度不均匀、易产生裂纹等问题,优化了回火工艺。

回火温度分别为200~350℃,保温时间分别为160~250min,通过比较不同回火工艺下NM450耐磨钢的组织和力学性能发现,回火并不能使试验钢的偏析带完全消除,但回火温度对试验钢的硬度产生了非常重要的影响。随着回火温度的升高,马氏体逐渐分解,基体组织也变得更均匀。

淬火冷却过程中产生的内应力逐渐释放,试验钢的偏析带处硬度均有下降,基体硬度变得更均匀。基体组织随着回火保温时间的延长并没有发生明显变化,硬度也没有发生明显的下降;当试验钢的回火工艺为250℃×250 min,其基体硬度最均匀,组织最稳定。

因此,采用回火工艺并不能完全避免耐磨钢裂纹的产生,但是可以在一定程度上降低裂纹的发生率。