地磅用马氏体不锈钢连接件热处理工艺改进
发布人：宁波地磅 发布日期：2021-01-29 浏览次数：
1. 1 %降落 到11.4 %,综协力学机能得到大幅度进步,可满意连接件设计跟利用请求。
0.引言
2Cr13马氏体不锈钢存在良好的抗大气腐化跟 综协力学机能,在汽轮机、医疗器械跟塑料模具等行 业得到普遍利用。因为该钢碳含量高、铬含量 低,考虑到可能造成晶界贫铬,对其个别不采取中温 回火,而采取高温回火。地磅连接件资料为2Cr13钢,原硬度 设计请求3842 HRC,连接件请求通过100万次 疲劳(50?500 kN轮回加载）跟1 500 kN超载测试。连接件起到传感器定位跟力的传递作用,通常 情况下,连接件蒙受来自于传感器垂直压力100? 300 kN。连接件原热处理工艺为960仁真空加热， 保温
1. 5 h淬火;250 C回火,保温3 h。电子地磅被称为地磅是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。电子地磅标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，由此即可完成电子地磅基本的称重功能，也可根据不同用户的要求，选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。连接件的 某些实际利用处合含硫化物等腐化介质,在利用过 程中常产生开裂生效,直接影响到传感器跟地磅的保险利用。初步剖析认为热处理工艺不当是造成 连接件开裂的重要起因。为了避免开裂的再次出 现,作者针对连接件生效起因,改进了连接件的热处 理工艺,并对比了工艺改进前后连接件的力学机能、 应力腐化抗力跟疲劳寿命等特点。
1.生效起因剖析
图1、图2分辨为连接件的尺寸跟工作示意,连接件承载孔底面为平面,与之接触的传感器弹性体 端部为M60球面。采取ANSYS有限元软件及 Solid45单元建模剖析连接件工作时的应力散布跟 过载时极限拉应力。为便于剖析,简化了秤体跟传 感器弹性体尺寸,有限元剖析结果见图3。剖析表 明，当连接件受到来自于弹性体压应力时,连接件背 面中心部位存在拉应力（图3中MX处),拉应力方 向垂直于轴向应力，当轴向载荷为1 500 kN时,连 接件背面最大拉应力为84
6. 61 MPa。
由图4可见,生效连接件裂纹均从连接件背面 中心区域萌发，图4
A、4c连接件分辨来自于含硫环 境的用户现场跟实验室。沿垂直于连接件背面方向 制备金相试样。图4b为4a连接件背面裂纹,试样 未经酸蚀,裂纹显现多源萌发跟沿晶扩大,存在应力 腐化开裂特点。图4d为4c连接件背面裂纹,组织 为回火马氏体跟沿棒料轧制方面排列的未溶S铁素 体,铁素体体积分数为5 %?10 %,裂纹自连接件背面S铁素体处萌发并扩大。
从2Cr13连接件裂纹扩大情势可琢磨,其应力 腐化抗力跟强韧性不足。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒，通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换，使接线盒到仪表的信号为数字信号，降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会，同时也使传输距离比普通模拟式更远，信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡，造价略低，方便旧的模式汽车衡升级。2Cr13马氏体不锈钢4c3 为950 显然960 t淬火温度偏低,不足以使含铬 碳化物充分溶解,并滞留大量轧制时形成的条状S 铁素体。所以只管250 t回火阔别马氏体不锈钢敏 化温度区,但因欠热,铬元素固溶度不足,在连接 件背面拉应力跟腐化介质作用下,连接件产生应力 腐化开裂。条状S铁素体沿棒料轧制方向排列， 并与连接件背面拉应力方向垂直’S铁素体强度低, 对基体起宰割作用，连接件受载时裂纹从连接件背 面S铁素体萌发,并沿S铁素体向连接件内部扩大。
总之,热处理工艺不当造成连接件应力腐化开裂。
2.试样制备跟实验方法
实验资料为2Cr13热轧棒,其化学成分(品质分 数/ %)为 0. 20C,
12. 5 Cr ,0. 29 Mn,0. 50Si ,0. 15 Ni ,0. 03 P,0. 015 S,余Fe。所有试样均沿棒料轧 制方向制备。拉伸试样(GB/ T 228 - 2002)、冲击试 样（GB/ T 229 - 1994)、应力腐化试样（GB/ T 15970. 7 - 2000)跟连接件各准备两组,除了连接件 每组由2个试样,其余每组由3个试样形成。所有 试样机加工后热处理,采取真空设备加热,淬火、回 火均为油冷,两组试样工艺分辨为960 t淬火+ 250 t回火(老工艺），1 020 'C淬火+310 t回火（新工 艺)，淬火跟回火加热保温时光分辨为1.5 h跟3 h。
用Leica DMLM型光学显微镜跟JXA- 840AEPMA型扫描电镜（SEM)分辨剖析连接件显微组织跟应力腐化试样断口形貌,显微组织试样腐 蚀剂为 5 g FeCl3 + 15 mL HCl + 100 mL H2O。地磅厂家将物体的重量传递给称重传感器的机械平台，常见有钢结构及钢混结构二种型式。用 慢应变应力腐化实验法（SSRT)对比热处理工艺改 进前后连接件应力腐化抗力（设备型号SERT- 5000-D9H),实验前提:常温,拉伸应变速率
4. 17 X 10-5 s-1 ,腐化介质为 3. 5 g ? L-1 NaCl + 0. 5 g L-1 HAc水溶液,p H = 3?4。地磅厂家将物体的重量传递给称重传感器的机械平台，常见有钢结构及钢混结构二种型式。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒，通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换，使接线盒到仪表的信号为数字信号，降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会，同时也使传输距离比普通模拟式更远，信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡，造价略低，方便旧的模式汽车衡升级。冲击实验机型号JB- 30A;拉伸实验机型号MTS810;硬度仪型号HR- 15A;疲劳实验机型号MTS8
10. 21 ,疲劳测试时脉 动压应力载荷50?500 kN ,频率8 Hz。
3.实验结果跟探讨
3.1力学机能
由表1可见,采取新工艺后,2Cr13钢的强度跟 塑性均得到进步,冲击功进步了 1倍。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒，通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换，使接线盒到仪表的信号为数字信号，降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会，同时也使传输距离比普通模拟式更远，信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡，造价略低，方便旧的模式汽车衡升级。由表2可见, 连接件抗疲劳跟超载才干比老工艺有了极大进步， 达到了 100万次疲劳+ 1 500 kN静压的设计请求。
3.2显微嫌
新工艺2Cr13钢的组织为回火马氏体,组织中 条状S铁素体已被充分溶解（图5)。
3. 3应力腐化机能
慢应变应力腐化测试原理是,在10-5?10-7 s-1 应变速率拉伸前提下,对比试样在惰性跟腐化介质中 由应力-应变曲线包抄的内积功,得出资料应力腐化 敏理性[7]。式1[7]为应力腐化敏理性指数Iscc盘算方 法,IScc值越大,资料的应力腐化敏理性越大，当Iscc > 35 %时，资料存在明显的应力腐化偏向；当Iscc ^25 %时,资料无明显的应力腐化偏向叫
式中：I惰为在惰性介质中内积功；I腐为在腐化介质 中的内积功。
用专门软件盘算图6中内积功大小,将内积功 代入式1 ,得出老工艺Iscc =5
1. 1 %,新工艺Iscc = 11.4%。可见工艺改进后,2Cr13钢在强韧性进步 的同时,应力腐化抗力同样得到大幅度进步。由图 7可见,老工艺断口为准解理+少量韧窝,表示为脆 性;新工艺断口基本为韧窝,表示为塑性特点。
将新工艺连接件在多少个典范用户试用,9个月以 来未产生一起开裂生效,说明新工艺可能满意2Cr13钢连接件的利用请求。
新工艺进步了淬火加热温度，2Cr13钢组织中 的S铁素体被充分溶解，从而明显进步了 2Cr13钢 的综协力学机能。此外，固溶体中铬含量随着淬火 温度的进步而增加，只管新工艺回火温度高于老工 艺，但新工艺回火温度尚未处于2Cr13钢敏化温度 区[5]，新工艺2Cr13钢应力腐化开裂抗力较老工艺 有大幅度进步 。
4.论断
用新热处理工艺（1 020 'C X
1. 5 h淬火+ 310"C X3 h回火)取代老工艺后,2Cr13钢连接件强韧 性得到明显进步，连接件应力腐化敏理性指数从原 来51.1 %降落到11.4%。新工艺处理的连接件满 足了地磅的利用请求。
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