合金工具鋼SAE6150冷卻轉變組織研究

隨著我國制造業的快速發展，對工具鋼的需求與要求也在逐步提高，工具鋼正在向高性能和多品種方向發展。合金工具鋼SAE6150中含有適量的Cr和V元素，以增加鋼的強度和硬度，適用于制作高質量的工具。在合金工具鋼生產過程中，控軋控冷工藝參數直接影響盤條最終的組織和性能。為此，本課題通過研究合金工具鋼SAE6150的連續冷卻轉變過程和等溫轉變過程，研究其相變規律，為控軋控冷工藝的制定提供理論依據。

試驗材料為合金工具鋼SAE6150，化學成分為（質量分數，%）：C0.51，Si0.25，Mn0.88，P0.0065，S0.0047，Cr0.95，V0.17。在150kg真空感應爐中進行冶煉，模鑄成80kg的鋼錠，鋼錠鍛打成Φ15mm的圓棒，將圓棒在900℃保溫1h進行正火處理后加工成熱模擬試樣。

試驗采用熱膨脹法和金相法測定試樣的連續冷卻轉變曲線和等溫轉變曲線。參考工廠生產工藝，在Gleeble3800C熱模擬試驗機上將試樣以10℃/s的加熱速度升溫至1100℃，保溫10min之后以5℃/s的冷卻速度降溫至950℃，保溫5s，以3/s的變形速率給予試樣60%的壓縮變形，變形后在5s內冷卻至850℃。測量CCT曲線時，分別以0.25、0.5、0.75、1、1.5、2、3、5、10℃/s冷速冷卻至室溫；測量TTT曲線時，將試樣以50℃/s的冷速冷卻至400、430、460、490、520、550、580、610、640、670、700℃保溫1h，然后以30℃/s的冷速冷卻至室溫。將試樣研磨、拋光、腐蝕后，采用Zeiss光學顯微鏡觀察顯微組織，并用維氏硬度計測定試樣的維氏硬度值。利用Origin軟件對Gleeble模擬試驗機記錄的數據進行處理，并結合金相組織觀察結果，繪制出CCT曲線和TTT曲線。結果表明：

（1）試驗鋼在連續冷卻轉變過程中，珠光體轉變發生在605～720℃，貝氏體轉變發生在370～525℃，馬氏體轉變發生在330℃以下，不發生馬氏體轉變的臨界冷速為0.75℃/s。

（2）試驗鋼在等溫轉變過程中，珠光體轉變溫度區間在580～700℃，貝氏體轉變溫度區間在400～550℃。珠光體轉變鼻尖溫度在670℃左右，其孕育期約為25s，此時完成珠光體轉變速度最快，約為135s。

（3）為得到均勻的索氏體組織和良好的性能，應控制冷卻速度小于0.75℃/s，珠光體相變溫度為620～670℃。