27simn无缝钢管高速钢兼有W18Cr4V钢和W6Mo5Cr4V2钢的优点,并避免或明显减轻了二者的主要缺点,27simn无缝钢管的主要力学性能中硬度、热硬性相当于或略高于W18Cr4V钢和W6Mo5Cr4V2钢;强度、韧性较W18Cr4V钢高,与W6Mo5Cr4V2钢相当。在适当改变淬、回火工艺后27simn无缝钢管钢很适于制造高载荷模具,尤其是冷挤压模具。
氮碳共渗(软氮化)是在含有活性氮碳原子的介质中同时渗入氮和碳,并以渗氮为主的低温碳氮共渗工艺。软氮化不仅能提高工件疲劳强度、耐磨性和抗咬合性;且相对于单纯的氮化处理,热处理时间明显缩短,已不再受钢种的限制。试验中对27simn无缝钢管进行气体软氮化处理,研究软氮化处理对钢组织及性能的影响。
试验所用27simn无缝钢管的化学成分如表1所示。磨损试样(10mm×10mm×10mm)用线切割加工而成。
将进行了球化退火、淬火及三次回火的27simn无缝钢管钢分成2组。一组直接进行组织性能测试,另一组进行软氮化处理后再进行相关测试。试验采用甲酰胺为渗剂,滴注式气体软氮化法进行氮碳共渗。
对淬火回火试样进行组织观察(XJP-6A型金相显微镜)和硬度测试(HR-150A型洛氏硬度计,五点取平均值);对软氮化试样进行组织观察(SU1510型扫描电子显微镜)和硬度梯度(HVS-1000型显微硬度计)测试。两种试样均进行了耐磨试验(M-2000型摩擦磨损试验机)。
试验结果表明:采用甲酰胺为渗剂进行气体软氮化可得到约50μm的致密渗层,可有效提高27simn无缝钢管的硬度和耐磨性。经软氮化后,钢的表面硬度达到1150HV0.1,而磨损速率约为3.9mg/h,为未经软氮化的1/5。
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