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利用喷射成形技术,制备了GCr15轴承钢沉积坯及其过喷粉末。本文对喷射成形GCr15轴承钢沉积坯和过喷粉末的组织进行了研究,主要内容包括过喷粉末的形貌和组织,雾化过程中液滴的凝固机制,沉积坯的组织特征及其形成机制,沉积坯孔隙分布及其形成机制,沉积坯密度和晶粒分布以及热处理对沉积坯组织和性能的影响。
喷射成形GCr15钢的过喷粉末大小不一,大部分均呈规则球状,并且粉末越细小形状越规则。不同粒度过喷粉末的显微组织均以快速凝固的枝晶形态出现,并且随着粉末粒度的减小其显微组织愈细化。
喷射成形GCr15钢以细小的等轴晶为特征组织。在扫描电镜下喷射沉积态的显微组织为极其细小的片状珠光体组织,而且片状组织各个方向分布均匀,在晶界上分布着不连续的条带状或粒状碳化物,成分偏析现象减弱。喷射成形组织形成机制研究表明:雾化过程中液滴之间的碰撞及沉积过程中液滴与半液态层的碰击,使得形成的枝晶组织发生断裂、破碎,从而造就了大量的结晶核心,最终在沉积坯内形成了细小均匀的等轴晶组织。
喷射成形沉积坯中存在有一些孔隙,它们的主要来源是:雾化气体陷入形成的气孔,填充间隙,凝固收缩。喷射沉积坯内晶粒的尺寸分布有一定规律性。沉积坯外表面的晶粒要小于沉积坯中心部位的晶粒。晶粒分布总的趋势是沿着径向,从中心到边缘,晶粒逐渐变小;沿着轴向,从上到下,晶粒逐渐变大。
喷射成形态GCr15钢经过淬回火热处理后,其组织为回火马氏体以及残余奥氏体和碳化物。经过淬回火热处理后,喷射成形GCr15钢硬度明显变大。随着淬回火温度的升高,材料的硬度呈现下降趋势。