Nb-V復(fù)合彈簧鋼60Si2CrVAT過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變研究

60Si2CrVAT是鐵道部《鐵路貨車提速轉(zhuǎn)向架用圓柱螺旋彈簧鋼供貨技術(shù)條件》中指定的提速列車轉(zhuǎn)向架專用彈簧，而轉(zhuǎn)向架是提速列車實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的關(guān)鍵部件之一。隨著鐵路運(yùn)行的第六次提速，鐵道部對(duì)2000年制訂的貨車轉(zhuǎn)向架彈簧技術(shù)條件進(jìn)行了修訂，修訂后的技術(shù)條件對(duì)60Si2CrVAT鋼的力學(xué)性能及其他各種指標(biāo)提出了更高要求，其力學(xué)指標(biāo)調(diào)整為Rm≥1900MPa，Rp0.2≥1700MPa，A≥9%，Z≥30%，而目前60Si2CrVAT彈簧鋼普遍表現(xiàn)強(qiáng)度不穩(wěn)定，塑性偏低，采用Nb、V和Ti等元素的微合金化技術(shù)是提高中碳鋼的強(qiáng)韌性的有效方法之一。在鋼的強(qiáng)韌化機(jī)理中，晶粒細(xì)化是改善鋼的強(qiáng)韌性和提高疲勞性能最有效的方法，也是改善彈簧鋼、非調(diào)質(zhì)鋼等的綜合性能的重要手段。

Nb是其中最有效的細(xì)化晶粒的微合金化元素。近年來，Nb微合金化技術(shù)在中、高碳的特殊鋼中獲得了應(yīng)用，研發(fā)了Nb-V/Ti復(fù)合微合金化特殊鋼。同時(shí)，在鋼液凝固和高溫變形過程中，Nb、V等元素在鋼中的固溶和析出，對(duì)奧氏體相的成分有強(qiáng)烈的調(diào)整作用，對(duì)奧氏體的相變分解有強(qiáng)烈調(diào)控作用。

利用DIL805A淬火變形膨脹儀測(cè)定了提速列車用Nb-V復(fù)合微合金化彈簧鋼60Si2CrVAT過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，并結(jié)合金相—硬度法探討了不同冷速下試驗(yàn)鋼組織的變化，分析了Nb含量對(duì)60Si2CrVAT過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的影響。結(jié)果表明：

隨著Nb含量的增加，促進(jìn)了高溫與中溫轉(zhuǎn)變，且珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間隨之變寬，Ms點(diǎn)依次降低;鐵素體消失的冷速由0.3℃·s-1提高到0.5℃·s-1，珠光體消失的冷速由2℃·s-1提高到3℃·s-1，貝氏體消失的冷速也相應(yīng)地由3℃·s-1提高到5℃·s-1。

隨著Nb含量的增加，三組試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)貝氏體的冷速分別為0.4℃·s-1、0.5℃·s-1和0.6℃·s-1，即使在空冷條件下也會(huì)得到大部分貝氏體組織，應(yīng)采用緩冷，冷速應(yīng)小于0.4℃·s-1。三組試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到完全馬氏體的臨界冷速不大于5℃·s-1，因此熱處理淬火后可采用冷卻速度較慢的介質(zhì)冷卻，以避免產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。