粉末冶金W12Cr4V5Co5钢组织转变行为与拉刀热处理工艺优化

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本文以粉末冶金W12Cr4V5Co5钢为研究对象,研究了组织转变行为,探究了淬火加热温度、保温时间、冷却速度以及回火温度、保温时间、回火次数对粉末冶金W12Cr4V5Co5钢组织和性能的影响。并根据试验结果,尝试进行了粉末冶金W12Cr4V5Co5钢真空热处理工艺探索,为BaCl2盐浴炉取消后的替代热处理工艺储备了重要技术参考数据。本文首先通过JMatPro软件模拟计算了粉末冶金W12Cr4V5Co5钢的温度-组成曲线、TTT曲线以及CCT曲线,得出W12Cr4V5Co5钢的Ac1、Acm、Ms、Mf以及临界冷却速度等重要参数,并根据上述结果设计了系统的淬火与回火试验方案。然后通过金相组织检验、SEM观察、XRD组织成分分析、硬度检验、弯曲强度与冲击韧性检验等方法研究分析了不同热处理工艺参数对粉末冶金W12Cr4V5Co5钢的组织与性能的影响。最终得出了淬火加热温度、保温时间、冷却速度以及回火加热温度、保温时间、回火次数对粉末冶金W12Cr4V5Co5钢的组织和性能影响规律,同时制定出了W12Cr4V5Co5钢的盐炉最佳热处理工艺,并根据盐炉的热处理工艺尝试进行了W12Cr4V5Co5的真空淬火工艺探索。研究结果表明:粉末冶金W12Cr4V5Co5钢的盐炉最佳热处理工艺为1210~1230℃保温,保温系数8~12s/mm,光亮冷却(成分配比:Na Cl:KCl:BaCl2=2:3:5);回火采用(550~570)℃×1.5h×4次,每次回火空冷至室温后进行下一次回火。淬火组织为马氏体+残余奥氏体+合金碳化物,晶粒度等级11~12级,回火后硬度68~69HRC,弯曲强度4650MPa左右,冲击吸收功24J/cm~2左右。该工艺生产的粉末冶金W12Cr4V5Co5钢拉刀最多可加工涡轮盘15个,使用性能良好。该工艺推广到W12Cr4V5Co5钢的真空热处理工艺,采用4bar氩气冷却,相同工艺回火后,硬度、强度和韧性略有降低,可加工涡轮盘12~16个,力学性能和使用效果完全满足预期。粉末冶金W12Cr4V5Co5钢热处理工艺的成功攻关,最大限度发挥了W12Cr4V5Co5钢的组织和综合力学性能优势,使W12Cr4V5Co5钢材料拉刀的引进产生了巨大经济效益,每年可为公司节约刀具成本658万元以上。
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