锻后余热淬火大规格磨球组织与性能的研究

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1、分类号：TG156密级：公开UDC：620编号：201431804012河北工业大学硕士学位论文锻后余热淬火大规格磨球组织与性能的研究论文作者：徐鹏学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：材料工程指导教师：王宝奇职称：正高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringTHESTUDYONMICROSTRUCTURESANDPROPERTIESOFLARGESIZEGRINDINGBALLWITHREMAININGHEATF

2、ROMFORGINGFORQUENCHINGbyXuPengSupervisor:Prof.WangBaoqiMay2017摘要在大规格磨球生产中，采用余热淬火工艺不仅可以提高磨球性能和生产效率，更可以显著降低生产成本，对磨球生产企业具有重要的实际意义。本文以中高碳低合金磨球用钢GN-6A与GN-3A锻后余热淬火大规格磨球为研究对象，以磨球淬火温度场计算为指导，分别就磨球余热淬火过程中不同预冷时间、淬火温度、水温、水中时间磨球温度场及平均冷速进行了计算，并进行了磨球热处理工艺试验，通过对其微观组织及力学性能分析，确定了不同材质大规格磨球锻后余热淬火的合理生产工艺。通过对

3、GN-6A材质Φ125mm规格磨球淬火时温度场的计算，确定以45℃水冷，心部降至400℃用时作为水冷时间。试验表明，当余热淬火温度为860℃时，始锻温度950℃较1050℃相比，体积硬度从58HRC提高至59HRC，冲击值提高50%以上；原始奥氏体晶粒度级数由4.5级提高至6.5级。当始锻温度为1050℃，预冷时间缩短至30s、60s时，磨球体积硬度均高于59HRC，1/2R处冲击功高于12J，基体组织为混合马氏体，原始奥氏体晶粒度级数5~6级，性能较860℃（预冷95s）淬火时有明显提升。在GN-6A材质Φ125mm规格磨球的试生产中，采取双温度区间淬火，即终锻温度9

4、20℃~950℃时860℃~865℃淬火；终锻温度951℃~980℃时890℃~895℃淬火，45℃水中冷却210s余热淬火工艺，表层硬度均高于59HRC，心部均高于57HRC，1/2R处冲击功为13J~15J，8m落球疲劳寿命超过5000次。通过对GN-3A材质Φ125mm和Φ140mm规格磨球余热淬火时温度场的计算，确定45℃水冷，心部降至300℃用时作为水冷时间。并对Φ125mm规格磨球当始锻温度为950℃和1050℃时，分别就预冷不同时间进行了试验，磨球性能均达到：体积硬度高于58HRC，1/2R处冲击功高于40J，基体组织为细小马氏体，可知锻后预冷时间对磨球性

5、能无明显影响，而淬火温度影响较大,确定最佳工艺为860℃~880℃淬火，45℃水中冷却180s。对Φ140mm规格磨球进行试验，淬火温度为840℃~880℃，45℃水中冷却210s，试验磨球性能均达到：表面硬度高于60HRC，心部硬度50HRC左右，中心及1/2R处冲击值均高于30J，心部组织中存在大量非马氏体组织。本课题的研究结果对GN-6A和GN-3A材质锻后余热淬火大规格磨球生产具有重要意义。关键字：磨球锻后余热淬火马氏体温度场奥氏体晶粒度IABSTRACTIntheproductionoflargesizegrindingball,remainingheatfr

6、omforgingforquenchinghasimportantpracticalsignificanceinimprovingthepropertiesofgrindingball，productionefficiencyandreduceproductioncost.Inthispaper,itsimulatedthetemperaturefieldandtheaveragecoolingrateofgrindingballmadeofGN-6AandGN-3Asteelindifferentpre-coolingtime,differentquenchingte

7、mperatures,differenttemperaturesofwater,differenttimeinthewater.Thentheoptimalprocessofquenchingwithremainingheatfromforgingforquenchingwasobtainedbyanalyzingthemicrostructureandmechanicalpropertiesoflarge-scalegrindingball.BythecalculationofthetemperaturefieldofΦ125mmgri