张超等：等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响 ·1507· 且随着等温温度的提高犁沟宽度逐渐增加：图7为 看出，等温温度越低贝氏体钢试样的流变层厚度越 磨损表面三维形貌图，可以看出，250、300和350℃ 小，即耐磨性较好.试样的磨损表层有很薄的一层 等温对应的磨损深度分别约为3.8、5.1和6.9μm, 白色加工硬化层，其周围组织较基体组织明显细化， 磨损深度随等温温度升高而逐渐增加.即等温温度 组织细化可以提高表层硬度，对金属耐磨性有一定 越高的金属试样表面组织被切削的越严重，这主要 的增益.同时，超细晶贝氏体组织中的残留奥氏体， 是因为样品的硬度值随着等温温度的提高而逐渐减 在磨损过程中受剪切应力的作用，亚表面组织中的 小，在相同的载荷下，硬度值较低的金属试样，磨粒 残留奥氏体转变为马氏体6.山，发生相变强化：转变 被较深的压入表面.淬火回火试样的犁沟宽度较 过程中发生的体积膨胀，可以抑制变形过程中裂纹 窄，但存在不均匀的磨损形貌.回火马氏体试样的 的产生，钝化裂纹尖端，阻碍裂纹的发展，使金属难 磨损深度最高达7.4μm,是250℃等温的超细贝氏 以从表面断裂、脱落：转变生成的马氏体硬度相对较 体磨损深度的1.9倍，虽然淬火回火试样的硬度最 高，并引起位错密度增加，发生位错强化，提高组织 高，但其表现的耐磨性最差 硬度，阻碍磨粒压入和塑性变形区的延伸.因此，含 从图8超细晶贝氏体钢的磨损亚表面形貌可以 有残留奥氏体的超细晶贝氏体钢，其耐磨性能好于 24m 3.884 高度/加m 3.8841 .942 3.107 2.330 1.554 0.777 128 0 128 192 m 256 y/um /um 5.184 高度加m 5.184 2.592 4.147 257 3.110 192 2.074 1.037 0 64 128 192 一xm 256 iyμm zμm 6.948 高度m 3.474 6.9481 5.558- 4.169 2.779 128 1.390+ 0- 128 一xm 1g2 256 才lm (d) 7.394 高度m 3.697 7.3941 5.915 4.436 192 2.958 128 1.479 64 0 64 128 192 -μm 256 图7磨损表面三维形貌.(a)250℃等温：(b)300℃等温：(c)350℃等温：(d)淬火回火 Fig.73 D micrographs of the wear surface of investigated samples austempered at different temperatures:(a）250℃：(b)300℃：(c)350℃：(d) tempered martensite张 超等: 等温淬火温度对超细贝氏体钢组织及耐磨性的影响 且随着等温温度的提高犁沟宽度逐渐增加;图 7 为 磨损表面三维形貌图,可以看出,250、300 和 350 益 等温对应的磨损深度分别约为 3郾 8、5郾 1 和 6郾 9 滋m, 磨损深度随等温温度升高而逐渐增加. 即等温温度 越高的金属试样表面组织被切削的越严重,这主要 是因为样品的硬度值随着等温温度的提高而逐渐减 小,在相同的载荷下,硬度值较低的金属试样,磨粒 被较深的压入表面. 淬火回火试样的犁沟宽度较 窄,但存在不均匀的磨损形貌. 回火马氏体试样的 磨损深度最高达 7郾 4 滋m,是 250 益 等温的超细贝氏 体磨损深度的 1郾 9 倍,虽然淬火回火试样的硬度最 高,但其表现的耐磨性最差. 图 7 磨损表面三维形貌 郾 (a) 250 益等温; (b) 300 益等温; (c) 350 益等温; (d) 淬火回火 Fig. 7 3D micrographs of the wear surface of investigated samples austempered at different temperatures: (a) 250 益 ; (b) 300 益 ; (c) 350 益 ; (d) tempered martensite 从图 8 超细晶贝氏体钢的磨损亚表面形貌可以 看出,等温温度越低贝氏体钢试样的流变层厚度越 小,即耐磨性较好. 试样的磨损表层有很薄的一层 白色加工硬化层,其周围组织较基体组织明显细化, 组织细化可以提高表层硬度,对金属耐磨性有一定 的增益. 同时,超细晶贝氏体组织中的残留奥氏体, 在磨损过程中受剪切应力的作用,亚表面组织中的 残留奥氏体转变为马氏体[6,11] ,发生相变强化;转变 过程中发生的体积膨胀,可以抑制变形过程中裂纹 的产生,钝化裂纹尖端,阻碍裂纹的发展,使金属难 以从表面断裂、脱落;转变生成的马氏体硬度相对较 高,并引起位错密度增加,发生位错强化,提高组织 硬度,阻碍磨粒压入和塑性变形区的延伸. 因此,含 有残留奥氏体的超细晶贝氏体钢,其耐磨性能好于 ·1507·