材料万能试验机用的高温拉杆？？

YZCD

通常国内 材料万能试验机用的高温拉杆 在高温炉内使用的 200-900℃ 是什么牌号的应该是NI基高温合金
化学成分 和金相分析啊

[ 本帖最后由 YZCD 于 2008-6-21 10:33 编辑 ]

fandongkun

摘要:研究了35CrMo钢拉杆显微组织中出现的带状偏析、网状铁素体、粗大晶粒等对其力学性能的影响。采用金相法分析了35CrMo钢拉杆校直出现断裂的原因。结果表明，由于原材料存在带状组织偏析、平镦加热组织粗大、铁素体网状分布等组织缺陷，应在拉杆淬火加热前增加一道正火或退火工序。通过细化晶粒，消除网状铁素体和带状组织，可进一步提高材料的力学性能。



　拉杆主要应用于大型建筑的框架结构。拉杆材料为35CrMo钢，尺寸为<100mm×6m，要求其抗拉强度≥750MPa、屈服强度≥550MPa、伸长率≥17%、断面收缩率≥50%、冲击功≥50J。拉杆采用螺纹连接方式，在拉杆的两端采用加热平镦工艺使其直径达到120mm。热处理工艺为850℃加热淬火，550℃回火。

热处理后对该试件进行了拉伸和冲击试验。结果表明，材料的拉伸强度、伸长率、断面收缩率达到技术要求，但冲击韧度不足。另外，在拉杆镦粗过程中，出现了弯曲变形，在采用1000t压力机校正时，拉杆在变径处出现断裂(见图1)。为了寻找失效原因和解决塑性、韧性低的问题，对拉杆的原材料、热处理工艺和热处理前后的金相组织进行了分析。

  

图1　35CrMo钢拉杆断裂形貌　×0.5

1　试验材料与方法

1.1　试验材料及工艺

采用化学滴定法分析了35CrMo钢原材料的化学成分，结果见表1。试验工艺为①850℃淬火+550℃回火；②正火+850℃淬火+550℃回火。

  

1.2　试验方法

用金属带锯机在经平镦、校直后断裂的试件上取样，取样部位距中心25mm处纵、横截面位置上。用DMP23A10自动研磨抛光机制备金相试样，并用硝酸酒精溶液腐蚀。采用HR150硬度计测量零件宏观硬度。采用MH26显微硬度计测量显微硬度，载荷砝码200g，保持时间5s。在CSS244000万能试验机和JB2300B冲击试验机进行拉伸和冲击试验。

2　结果与分析

  

图2　35CrMo钢拉杆纵截面 (a)和横截面 (b)金相组织　×100

图2所示为拉杆纵横截面金相组织。由图2a可见，纵截面的组织为珠光体与铁素体，呈连续带状分布，按GB/T13299—1991《钢的显微组织评定方法》中带状组织C系列评级标准，确定其带状组织达到5级，组织中铁素体晶界清晰可见，珠光体带宽窄不一。

由图2b可见横截面的组织为铁素体与珠光体，各占约50%，晶粒较粗大，按GB/T6394—1986《金属平均晶粒度测定方法》测定其晶粒度为(4～5)级。试验中还发现平镦断裂的试样纵、横截面有轻微的魏氏组织存在，按GB/T13299—1991《钢的显微组织评定方法》中魏氏组织B系列评级标准评定其魏氏组织为1级，见图3。

  

图3　断裂件金相组织中魏氏组织形貌　×100

图4为经不同工艺处理后35CrMo钢试样的金相组织。由图4a可见，经工艺①处理后试样的纵截面有带状组织偏析痕迹，黑白带状区域分明；另外试验中还发现试样的横截面也有明显的块状黑色组织分布痕迹。其中，白区保留明显的马氏体位向，显微硬度为287HV(30HRC)；黑区无马氏体位向，显微硬度362HV(39HRC)。由图4b可见，按工艺②先经正火处理后，其金相组织为等轴晶粒的铁素体和珠光体(晶粒度为6级)，然后再经淬火回火后可得到均匀的索氏体组织，显微硬度362HV(39HRC)。两种经不同工艺处理后试样拉伸和冲击试验结果见表2。


(a)工艺①，process①　×100      (b)工艺②，process②　×500

图4　35CrMo钢试样经工艺处理后的金相组织



3　讨论

由于35CrMo钢在高温下具有较高的持久强度和蠕变强度，低温韧性好，较高的静强度、冲击韧度和疲劳强度，淬透性良好，无过热倾向，淬火畸变小，冷变形时塑性尚可，切削性能一般，但有第一类回火脆性，焊接性能不好。试验中发现该钢拉杆原始组织沿轧制方向(试样的纵截面)存在较严重的带状组织，对材料的塑性和韧性有较大的影响(各向异性)。直接淬火和回火后，试样的纵截面仍保留明显的带状特征，黑白条状区域明显，组织显微硬度出现差异。根据组织形貌和显微硬度可断定，出现黑、白区是由于碳浓度分布不均匀，从而造成硬度不同。这表明直接采用淬火回火工艺并不能消除带状缺陷，并对性能会产生不利的影响。采用在淬火前增加一道正火工序，可消除带状缺陷。

校直过程中，钢拉杆变径处断裂主要由于平镦前局部加热温度过高(工件表面氧化皮严重)，造成组织粗大，晶粒度达到2级，脆性增大。组织中铁素体呈网状分布，有轻微的魏氏组织，使得晶粒间的强度大大降低，校直时造成沿晶断裂，图1中结晶状断口形貌可以证实这一点。出现此类情况，应采用细化晶粒的退火或正火处理加以解决。

4　结论

由于35CrMo钢原材料带状组织偏析严重，使材料承载能力具有明显的方向性。原始材料存在带状组织缺陷，调质处理前不进行消除带状组织处理，冲击功不能满足技术要求。平镦前局部加热温度过高，组织中铁素体呈轻微的魏氏组织形貌网状分布，使得晶粒间的强度大大降低，脆性明显增大，是校直时造成了沿晶断裂的主要原因。平镦后增加正火工艺，细化了晶粒、消除了网状铁素体和带状组织，再经调质处理，提高了材料的力学性能，满足零件技术要求。