真空去應力退火對耐磨板殘余應力的影響

  耐磨板具有高強度、高斷裂韌性、高損傷容限性能和優異的抗疲勞性能等,是我國目前綜合力學性能匹配最佳的高強韌合金耐磨材料,適用于各種大中小型機械、設備和工程機械等。國內關于耐磨板室溫、高溫組織-性能關系、超塑性和疲勞等相關方面已有不少研究報道,但對于其殘余應力的研究則很少見諸資料。

  耐磨板中殘余應力在降低材料強度的同時更嚴重影響其疲勞性能。殘余應力的測量和消除,對于確保工件的安全性和可靠性有著非常重要的意義。殘余應力的測定方法大致可分為物理測定法和機械測定法。物理方法主要有激光干涉、云紋分析、X射線衍射和中子散射等,機械法包括鉆孔法、圓環應變釋放法等。目前,盲孔法因其理論成熟、實驗易操作、設備較簡單和對試件損壞小而被廣泛使用。真空退火在使金屬材料發生回復軟化消除內應力的同時,可改善晶體結構、除氣、提高材料的性能,并使金屬材料獲得潔凈光亮的表面。因此,本文選取不同退火溫度和時間,通過盲孔法來研究真空退火對殘余應力的影響,旨在找出耐磨板合理的去應力熱處理工藝。

  耐磨板經兩相區改鍛和準β鍛造制成方坯,準β鍛造工藝可獲得細小的低倍組織和高塑性的網籃組織。耐磨板真空去應力退火溫度為500、550、600和650℃;退火時間為2h和4h。熱處理實驗在VPS50/10真空爐中進行,真空度≤6.7×10-2Pa。

  真空去應力退火對耐磨板殘余應力消除效果明顯,隨退火溫度升高、時間延長,殘余應力呈現明顯的下降趨勢。且溫度達到一定值后再升高溫度或延長時間,殘余應力下降非常緩慢。退火溫度過高或時間過長易導致晶界粗化及二次α相長大,降低殘余應力的同時也影響材料的其他性能。因此,耐磨板的退火溫度不宜過高且時間不宜過長。本試驗確定的最佳真空去應力退火制度為:600℃加熱后保溫2h空冷。在此熱處理制度下殘余應力降幅達80%,約為34MPa,達到了消除殘余應力的目的。