連軋管機(jī)用限動(dòng)芯棒是無(wú)縫鋼管限動(dòng)連軋機(jī)組的重要熱變形工具和耗材,其工作環(huán)境極為惡劣,需要在高溫下承受很大的復(fù)雜應(yīng)力并經(jīng)受大的循環(huán)熱應(yīng)力。在正常使用過(guò)程中,芯棒的主要失效形式是熱疲勞裂紋和斷裂失效,因此,影響芯棒使用壽命的最關(guān)鍵性能是抗熱疲勞性和沖擊韌性。根據(jù)芯棒工作環(huán)境及性能要求,國(guó)內(nèi)外芯棒所用材料一般采用H13鋼,其具有優(yōu)良的綜合性能。本文為進(jìn)一步提高芯棒用H13型鋼的性能,以適應(yīng)日益苛刻的服役條件,針對(duì)芯棒常見(jiàn)的失效形式和性能要求,在H13基礎(chǔ)上,添加微量Nb提高熱強(qiáng)性和優(yōu)化合金成分提高韌性,分別研制H13-Nb和H13-L 利用OM, SEM, EDS, EBSD, TEM,硬度測(cè)試,沖擊韌性實(shí)驗(yàn)和拉伸實(shí)驗(yàn)等分析手段,對(duì)比研究H13-Nb、H13和H13-L三種芯棒退火態(tài)、淬火態(tài)和回火態(tài)組織、液析碳化物、偏析,硬度及力學(xué)性能差異。結(jié)果表明： (1)H13-Nb、H13、H13-L芯棒經(jīng)過(guò)相同冶煉條件生產(chǎn)和高溫?cái)U(kuò)散、鍛造和退火工藝。H13退火態(tài)組織帶狀偏析基本消除。與標(biāo)準(zhǔn)H13鋼相比,H13-Nb中0.06%Nb加重了偏析,使MC液析碳化物類型由以VC為主變成以(V,Nb)C為主,并使液析碳化物數(shù)量增加,即形成嚴(yán)重碳化物帶狀偏析。H13-L中降低Si,促使形成網(wǎng)狀連接帶狀偏析,優(yōu)化V成分大大地降低了MC型液析碳化物。 (2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)定出三種芯棒的淬火溫度-硬度、淬火溫度-晶粒度曲線和回火溫度-硬度曲線規(guī)律以及芯棒在實(shí)際使用中的性能要求,三種芯棒使用最佳熱處理為1030℃淬火,640℃回火2次回火。 (3)退火態(tài)H13-Nb的嚴(yán)重碳化物帶狀偏析組織,在淬、回火后表現(xiàn)為有效晶粒尺寸較大且不均勻,其較多的液析碳化物未減少,導(dǎo)致韌性較低和塑性較低。H13-L的帶狀偏析經(jīng)過(guò)淬、回火后,回火組織較為均勻；