ST52_3铸钢非正常正火的组织和性能

理化检验 - 物理分册 P TCA ( PAR T :A P H YS. TEST. ) 2007 年 第 43 卷 12 试验与研究 St5223 铸钢非正常正火的组织和性能 白培谦 (陕西重型汽车有限公司 , 西安 710043) 摘 　要 : 采用化学分析、力学性能测试、断口扫描、硬度测定和金相检验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 对 St5223 铸钢正火 形成的非正常组织进行了分析。结果表明 ,St5223 铸钢正火温度低形成的残留铸态组织为粗大的 黑色珠光体网和大晶粒内部的针状铁素体。此类非正常正火组织钢的冲击功很低 ,脆性很大。 关键词 : 非正常正火组织 ; 铸钢 ; 冲击功 中图分类号 : T G142. 1 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 100124012 (2007) 1220608203 ABNORMAL NORMAL IZIN G MICROSTRUC TU RE AND M EC HAM ICAL PROPER TIES O F St5223 CAST STEEL BAI Pei2qian (Shanxi Heavy Automobile Co. Ltd. , Xi′an 710043 , China) Abstract : By means of chemical analysis , mechanical properties testing , scanning elect ron microscopy , hardness test and metallography , the microst ructure of abnormal normalizing of St5223 cast steel were analysised. The result s showed that there were black pearlite net s and needle ferrite in the coarse grains of the St5223 cast steel af ter low temperature normalizing , which had much low impact and high brittleness. Keywords : Microst ructure of abnormal normalizing ; Cast steel ; Impact work 0 　引言 重型汽车各类支架零件多数选用铸造碳钢材 料。在对一批材料为 St5223 铸造碳钢零件检验时 发现 ,该铸钢的显微组织为非正常正火组织 ;其力学 性能测试结果表明 ,除断面收缩率稍低于技术要求 , 抗拉强度和伸长率均符合技术要求 ,冲击功却很低。 笔者对此进行了分析。 1 　理化检验 1 . 1 　试样 根据 GB/ T 8493 - 1987《一般工程用铸造碳钢 金相》 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,所谓正常的正火组织指热处理温度为 A C3 + (50～150 ℃) ,组织为等轴状的铁素体 + 珠光 体。而非正常组织有两种 ,即低于正常正火温度形 成的铁素体 + 珠光体 + 残留铸态组织 ,和高于正常 收稿日期 :2006203231 作者简介 :白培谦 (1965 - ) ,男 ,高级工程师 ,工学学士。 正火温度形成的铁素体 + 珠光体 + 魏氏组织 (组织 粗化) 。试验选取正常正火组织试样和正火温度低 形成的残留铸态非正常正火组织试样做检验分析。 1 . 2 　试样的化学成分 试样的化学成分分析结果 (质量分数)见表 1。 表 1 　试样化学成分 Tab. 1 　The chemical composition of sample % 试样及标准 C Si Mn S P 试样 0. 20 0. 38 1. 47 0. 008 0. 020 标准值 ≤0. 22 ≤0. 60 ≤1. 70 ≤0. 04 ≤0. 04 1 . 3 　试样的力学性能 分别取正常组织和非正常组织试样测定它们的 力学性能 ,结果见表 2。 1 . 4 　断口分析 对两种样品的拉伸试样断口进行比较 (图 1) , 发现均为杯锥状韧性断口形貌 ,但正常组织试样 (图 1 a) 缩颈较明显 ,断缩值较大 ;图2为两种样品冲击 ·806· 理化检验 - 物理分册 白培谦 :St5223 铸钢非正常正火的组织和性能 表 2 　力学性能试验结果 Tab. 2 　Testing result s of mechanical property 项目 抗拉强度 Rm/ MPa 伸长率 A/ % 冲击功 A u/ J 断面收缩率 Z/ % 硬度 HB10/ 3 000 正常组织 545 27 138 65 154 非正常组织 573 23 12 57 169 试样断口比较 ,正常组织试样 (图 2a) 源区有明显的 塑性变形 ,表现为有明显的收缩 ,断口为纤维状。放 射区闪亮金属小平面较小 ,并且有剪唇。非正常组 织试样 (图 2b) 断口较平 ,没有塑变痕迹 ,为典型的 脆性结晶状断口 ,断面上均为闪亮的结晶小平面 ,小 平面的的尺寸较大。 (a) 　正常组织 　　　　(b) 　非正常组织 图 1 　拉伸试样断口 Fig. 1 　Fracture of instite2tensile sample (a) 　正常组织 　　　　　(b) 　非正常组织 图 2 　冲击试样断口 Fig. 2 　Fracture of impact sample 扫描电镜观察 ,拉伸试样断口的微观形貌均为 塑性韧窝特征 ,但正常组织试样断口韧窝较大且较 深 ,撕裂棱突出 (图 3) ,非正常组织试样韧窝较小且 较浅 ,撕裂棱较平 (图 4) ;冲击试样断口微观形貌正 常组织源区为韧窝形貌 ,扩展区为准解理 (图 5) ;非 正常组织试样源区和扩展区均为解理形貌 (图 6) 。 1 . 5 　金相分析 St5223 铸造碳钢正常正火组织为等轴状的铁素 体 + 珠光体 ,而非正常组织为铁素体 + 珠光体 + 残 留铸态组织 ,黑色珠光体网保留了铸态的粗大晶粒 , 晶粒内部铁素体为细针状呈方向性分布 ,对冲击断 口附近金相观察 ,可以发现二次裂纹沿晶界萌生并 图 3 　正常组织试样拉伸断口 SEM Fig. 3 　The insite2tensile f racture of sample with normal normalizing by SEM 图 4 　非正常组织试样拉伸断口 SEM Fig. 4 　The insite2tensile f racture of sample with unnormal normalizing by SEM 图 5 　正常组织试样冲击断口 SEM Fig. 5 　The impact f racture of sample with normal normalizing by SEM 扩展 (图 7) ,高倍下观察黑色的珠光体网里有长条 状的铁素体呈断续网状分布 ,并且裂纹正是沿铁素 体解理 ,如图 8 所示。 2 　试验结果分析 金相分析表明 ,非正常组织保留了铸态组织的 大晶粒 ,而且在大晶粒内部有铁素体呈针状并形成 方向性分布的魏氏组织。魏氏组织是在钢的二次结 晶过程中形成的 ,当钢的冷却是以非常缓慢的速度 通过 GS 线温度或奥氏体晶粒足够小时 ,铁素体核 ·906· 理化检验 - 物理分册 白培谦 :St5223 铸钢非正常正火的组织和性能 图 6 　非正常组织试样冲击断口 SEM Fig. 6 　The impact f racture of sample with unnormal normalizing by SEM 图 7 　图 6 中冲击断口附近显微组织 　100 × Fig. 7 　The microst ructure near the impact f racture in Fig. 6 图 8 　图 6 中晶界处显微组织 　500 × Fig. 8 　The microst ructure of grain interface in Fig. 6 心就以接近平衡状态的方式结晶 ,就会在奥氏体晶 界上形成网状铁素体。如果当钢的冷却是以很快的 速度通过 GS 线温度或奥氏体晶粒粗大时 ,铁素体 以插入奥氏体晶粒内部的方式出现 ,形成方向性排 列的针状铁素体[ 1 ] ,这是因为由于奥氏体晶粒粗大 , 可供铁素体析出的晶界减少[2 ] ,所以铁素体向晶内 生长。该试验中的魏氏组织就是后一种状态下形成 的 ,在随后的正火工艺中由于温度偏低 ,形成了有残 留铸态的非正常正火组织。 测试结果表明 ,非正常正火组织的试样 ,抗拉强 度和伸长率基本和正常组织试样相当 ,断面收缩率 和冲击功较低 ,尤其是冲击功很低。对于正常组织 试样 ,铁素体和珠光体呈等轴状均匀分布 ,晶粒细 小 ,强韧性较好 ,所以在冲击试验时 ,源区表现了良 好的韧性即韧窝特征 ,扩展区也是有一定韧性的准 解理特征 ;而残留铸态组织显微形貌为粗大的珠光 体网和网内的针状铁素体、受冲击力作用 ,裂纹会沿 着珠光体网的晶界萌生并扩展 ,高倍下观察黑色的 珠光体网里有长条状的铁素体呈断续网状分布 ,裂 纹沿着晶界上低强度的铁素体薄弱路径扩展[3 ] 。由 于晶内的针状铁素体更有利于解理的扩展 ,所以试 样在冲击力作用下表现为脆性极大的解理特征。 3 　结论 St5223 铸钢因正火温度低形成的残留铸态组织 为粗大的黑色珠光体网和大晶粒内部的针状铁素 体。此类非正常正火组织冲击功很低 ,脆性很大。 参考文献 : [1 ] 　上海市机械制造工艺研究所. 金相分析技术 [ M ] . 上 海 :上海科学技术文献出版社 , 1987 :682. [2 ] 　任颂赞. 钢铁金相图谱 [ M ] . 上海 :上海科学技术文献 出版社 , 2003 :94. [3 ] 　美国金属学会 .金属手册[ M ] . 北京 :机械工业出版社 , 1986 :464. (上接第 601 页) 头的低温冲击功远远高于母材 ;焊接接头具有良好 的力学性能。 (3) 采用 ER5026 焊丝焊接 Q345E钢是可行的。 参考文献 : [1 ] 　丁 伟.高速列车车辆焊接转向架材质性能分析与研究 [J ] . 中国铁道科学 , 2001 ,22 (2) :68 - 72. [2 ] 　张鑫鑫. 对高速列车转向架焊接构架选材的探讨 [J ] . 机车车辆工艺 , 1994 ,14 (1) :41 - 45. [3 ] 　吕德林. 焊接金相组织 [ M ] . 北京 :机械工业出版社 , 1986 :91 - 225. [4 ] 　中国机械工程学会焊接学会. 焊接金相图谱 [ M ] . 北 京 :机械工业出版社 , 1987 :74 - 90. [5 ] 　李长龙 ,陈言俊 ,梁如国 ,等. Q345 钢在低温下的力学 性能研究[J ] . 山东建筑工程学院学报 , 2003 ,18 (1) : 82 - 84. [6 ] 　陈伯蠡. 焊接冶金原理 [ M ] . 北京 :清华大学出版社 , 1991 :332 - 337. ·016·