热处理对高硫钢硫化物形态及性能的影响

研究淬回火热处理工艺对高硫钢的基体组织和硫化物形态的影响,分析了其力学性能和磨损性能。结果表明,热处理后高硫钢中硫化物主要为FeS,其形态趋于球化;淬火温度由880℃升至900℃,高硫钢的抗拉强度由460 MPa提高到590 MPa,伸长率由1.7%变化到3.0%,但其仍为脆性材料,这与组织中含有大量硫化物有关;由于硫化物的自润滑作用,热处理后高硫钢的耐磨性随连续磨损时间的延长而改善,并明显优于淬火后低温回火的GCr15钢。

高硫钢铸态组织及其性能特征

高硫钢中的硫元素是有利于提高材料耐磨性的元素,本文研究了凝固速度对高硫钢中硫化物形态及钢耐磨性能的影响。结果表明:铸造快冷可使高硫钢的组织细化,硫化物尺寸变小,晶内硫化物量增多,晶界硫化物减少;高硫钢中硫化物总量(体积分数)从砂型铸造的8.10%降低到铁型铸造的3.68%,晶内的硫化物从砂型铸造的1.99%增加到铁型铸造的2.80%,铁型铸造的硫化物平均尺寸约为5μm。在长时间磨损中高硫钢中的硫化物会形成润滑膜,减少钢的磨损,因此高硫钢的磨损性能优于GCr15钢。磨损试验14 h后砂型铸造和铁型铸造高硫钢的磨损量分别是GCr15钢的1/2和1/3。铁型铸造快冷使高硫钢基体中固溶硫原子量大于砂型铸造的,而硫在摩擦过程中不断与Fe生成FeS,固溶的大量硫发挥了更大的自润滑作用。

高硫钢中硫化物对组织转变的影响

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析对高硫钢组织进行研究。结果表明,铸态组织中球状或纺锤状硫化物分布于珠光体与铁素体枝晶之间,且靠近硫化物处为铁素体;热处理之后基体组织发生了显著的变化,硫化物周围基体碳含量较少,淬火后形成板条状马氏体,且880℃淬火后形成的马氏体较850℃淬火后的粗大;低温回火后基体组织转变成回火马氏体,且随着回火温度的升高,钢的硬度下降。