左右温度淬火．可获得强度与韧性的最佳配 关键词 ２Ｃｒ１３钢、 重丝望、跫！ ！ ｌ、前言 移逊选 Ｉ 瞳， 我厂分离机产品的关键件分离筒本体。选用２Ｃｒ１３马氏体不锈钢进行调质处理。不同型号分 离机本体的机械性能要求各不相同，其强度有８３３ＭＰａ、７８４ＭＰａ、７５０ＭＰａ、６８６ＭＰａ几个等级，而 冲击值都要求达到４９Ｊ／ｃｍ 。强度与韧性是相互制约的两个指标，同一材料经热处理后通常是强度 指标越高其韧性指标就越低，生产中对于强度在７５０ＭＰａ及以下的，其冲击值达到４９Ｊｅｍ２，热处理 通常比较好控制，而强度在８３３ＭＰａ以上时，冲击值达到４９．１／ｅｍ ，热处理就比较难于控制，按正常 工艺处理后，时常出现或是强度满足而冲击值不满足或是相反的情况。为了在现有材质、设备的基 础上通过改进热处理工艺进一步提高冲击韧性，以满足图纸设计要求的高强度高冲击值，我们进 行了工艺试验。 毪一 ｉｌ ２、试验条件与方法 理 馘 黼 试验重点考察淬火温度对２Ｃｒ１３钢调质后冲击韧性的影响。试验用钢为２Ｃｒ１３锻件，用甲５Ｏｘ １５０ｍｍ圆钢锻成３０×５Ｏ×１９０ｒａｍ的试块，用ｑ￣ｌＣＯｘ ７５ｒａｍ圆钢锻成６０×５０×１９０ｒａｍ的大试 块。化学成份见表ｌ。 究 移 懈用僳聃 Ｃ ０．２３ ， 表１ ２Ｃｒ１３钢的化学成份（％） Ｍｎ ０．３４ ｓｊ ０．４８ Ｐ Ｓ Ｃｒ Ｍ Ｃａ Ｍｏ ￣５０ｍｍ ０．０２８ Ｏ ０２１ １２ ５８ ０．０１ Ｉ ｌＯ０ｍｍ ０．１８ Ｏ ２８ ０．３８ ０．ｏ２９ ０ ０１５ １２ ２４ Ｏ．１９ Ｏ １０ ０ １２ ６ １ 试验设备为ｓｘ２一ｌＯ—ｌ３马弗炉，全部试块经８５Ｏ℃退火。根据某些资料介绍的２Ｃｒ１３钢的淬 火加热温度范围，参照该钢的相变点Ａｅｌ ８２０￣Ｃ，Ａｅ３￣９５０￣Ｃ（‘ 确定了如下试验湿度，邓９００、 ９２０、９４０、９６０、９８０、１０００、１０３０、１０６０、１０９０￣Ｃ，淬火油冷，为了便于比较并接近实际生产，将调质后的 强度控制在８６０ＭＰａ左右，所以采用６２０－－６３０￣Ｃ回火，最后进行硬度及机械性能测试并有选择地 进行金相观察。 ３、结果与分析 试验工艺及结果可见表２，表３。 １０ 维普资讯 http://www.cqvip.com
表２ ２Ｃｒｉ３铜调质后性能 编 淬｛试块尺寸３Ｄｘ ５０×１９０ｍｍ） 火 回火 机 Ｅ性盹 号 热处理工艺 硬度 硬度 ｏｂ ‘ＨＲＣ （Ｉ－ｍ） ｛Ｍｐａ） ４３ ４５ ａｓ （％） １７．０ １８．０ 学 ｛％） ６５．１ ６６ ２ ｛３／ｃｍ２） １３９ １６２ ２ ３ ９ＯＯ℃×２５ｍｍ淬油 ９２Ｏ℃ｘ ２５ｍｍ淬油 ２２８ ２３５ ７９０ ８１８ ４ ９４０℃ｘ ２５一５ 淬油 ６２０４８ ６００℃ ２６２ ２６Ｏ Ｂ７３ ８６４ ２０．０ １７．４ ６４．０ ６０ ４ １３６ １４９ ９６Ｏ℃ｘ ２５ｍｍ淬油 ４９ ６ ９８０℃ｘ ２５ｍｍ淬油 ×７０ｍｍ 油冷 ５０ ５０ ５０ ５０ ５１ ２６２ 挑 ７１ ２７６ ２７１ ８７６ Ｂ７３ ８５４ Ｂ９５ ８８４ １７．０ １８６ ６４．０ ６４ ０ ９２ ９４ ７ １０（３０℃×２５ｍｍ淬油 １０ Ｉ（￣３０￣Ｃ× １１ １０６０℃× １２ １０９０℃× 淬油 淬油 淬油 １９．Ｏ １４．０ ｌ６．０ ６５．１ ６４．０ ６３ ２ ５８ ６０ ５５ 。一 ．。～表３ ２Ｃｒ１３铜调质后性髓（试块尺寸６０×５０×１９０ｒａｍ） 回火 ｂ 机械性锟 口Ｓ 甲 ａｋ 编 号 热处理工艺 冷却 方式 ｛ｍｐａ） （Ｍｐａ） ７４５ ７４２ ８０９ ８６０ ８７９ ７３９ ８８５ ｛％） １８．２ ２０ ０ ２１．１ １６．６ ｆ％） ｛Ｊ／ｃｍ２） ６２．３ ６４．０ ６０．３ ５９．０ ９２ ８２ ５１ ４４ ０１ ９４０℃ｘ４５ｍｍ淬油６２０—６３０℃回火 油冷 ０２ ９４０￣Ｃ×４５ ０３ 淬油６２０—６３０￣Ｘ 空冷 ，１０（３０℃Ｈ ４５ｎ￣ｎ淬油６２０—６３０￣Ｃ回火 油冷 （ ● ． ０４ １０（３０℃×４５ｒａｍ淬油６２０—６３０℃回火 空冷 ３．Ｉ 淬火温度的影响 ３．Ｉ．Ｉ对冲击值的影响 比较表２的结果，９２０℃调质的试块冲击值最高，此时强度偏低８１８ＭＰａ，当强度为８６Ｏ一 ８９ＯＭＰａ时９６０、９４０℃调质的冲击值最好，在试验温度范围内总趋势是淬火温度越高，冲击值越低， ９４０－－９６０℃淬火回火后达到强度与冲击值的最佳配合，这与资料㈨…介绍和平时生产上采用的常 规温度９８０－－ｉ０００￣Ｃ调质相比，在强度相近的情况下冲击值提高４５％以上，提高值达４２Ｊ／ｅｒａ ，大 试块提高值达４１Ｊ／ｅｒａ ；与１０３０℃及以上温度调质相比提高的幅度就更太．见图二。 淬火温度对抗拉强度的影响 囤一 淬火血度对冲击值的影响 圈二 ｌｌ 回火温度的影响维普资讯 http://www.cqvip.com
３．１．２对强度的影响 经不同温度淬火后同样温度回火其强度变化为９４０℃之前随淬火温度的升高，强度升高较多， 在９４０－－１０３０ｏＣ之间淬火强度基本保持一个水平，在１０３０－－１０９０之间淬火强度又有所升高，见图 ３．１．３对淬火后硬度的影响 ９６０ｏＣ以下淬火，硬度随淬火温度的升高而逐渐提高，从４３ＨＲＣ到４９ＨＲＣ，９６０ｏＣ以上淬火尽 管加热温度升高，但硬度基本保持在５０ＨＲｃ一５１ＨＲｃ。 ３．１．４简要分析 ２Ｃｒ１３钢在Ａｅｌ以上Ａｅ３（约９５０ｏＣ）以下加热，其组织为奥化体＋铁素体＋含铬碳化切［ ＋ ａ＋（ｃｒ·Ｆｅ） ｃ６】 奥氏体相对量随加热温度的升高而增加，铁素体量则不断减少，淬火后马氏体 量增加．所以强度、硬度都随淬火温度升高而提高。在 ３及以上温度加热时其组织将由奥氏体加 少量碳化物过渡到单相奥氏体组织，在一定温度范围内（本试验在１０３０￣Ｃ以内）随淬火温度升高马 氏体量及其含合金元素的量有所增加应导致强度升高，但由于晶粒的逐渐粗化又导致强度下降两 者作用的结果是强度基本上保持在一个水平。当加热温度继续升高超过１０３０￣Ｃ以后，含铬碳化物 溶解更充分均匀，淬火后的硬度虽然变化很小，但由于组织的回火稳定性提高，因此调质后强度有 所升高。 ９００、９２０￣Ｃ淬火实际上是该钢的亚温淬火，在９２０￣Ｃ淬火出现冲击值最高的情况，但强度略低， 这就表骧亚温淬火不仅能提高中碳舍金结构钢的韧性０】ｏ］，同样可以提高２Ｃｒ１３钢的韧性。较细的 组织和适量的铁素体对获得２Ｃｒｌ３钢的高韧性做出贡献。图三（ａ）是９４０￣Ｃ淬火６２０￣Ｃ回火的金相 照片，可见细小的索氏体。９４０、９６０￣Ｃ淬火实际上是在该钢的临界点Ａｅ３上下淬火，此时铁索体量 减少以至消失。由于晶粒仍很细，增加晶界面井使其单位晶界面上能导致脆化的．Ｐ、 、Ｓｂ等元素的 浓度降低因而改善钢的韧 又由于晶粒大小和强度之间保持着ＨａＩｌ—Ｐａｔｃｈ关系（即６ｓ：６ｏ＋ Ｋ 、６ｏ、ｌ（ｇ是常数，ｄ是晶粒尺寸），且晶粒细位错密度增加，因此淬回火后．不仅获得很高的韧 性，同时具有很高的强度，达到了强韧化的目的。９８０￣Ｃ以上淬火由于组织开始粗大．比较图三中（ａ） （ｂ）可以看出９４０￣Ｃ淬火的组织明显比１０￣￣Ｃ淬火的细，所以在强度没有提高的情况下韧性开始有 较大的下降，到１０３０￣Ｃ降至最低点。本试验表明２Ｃｒ１３钢调质处理时普遍采用的９８０－－１０（Ｄ￣Ｃ淬火 的温度是值得进一步推敲的。 ｛ａ】９４０℃淬火、６２＆ｃ回火 ４０ｏｘ （ｂ】１０００￣ｃ淬出、６２０￣ｃ回火 ４００× 田三 １２ 维普资讯 http://www.cqvip.com
３．２ 试块截面尺寸的影响 比较表２、３中相同工艺处理的试块的性能数据可以看出，９４０ｑｃ调质的小试块（３０×５０× １９０ｍｍ）冲击值是１３６Ｊ／ｃ ，而大试块（６０Ｘ ５０×１９０ｍｍ）冲击值是９２Ｉ／ｃ ；１０００ｑｃ调质的小试块冲击 值是９４Ｊ／ｅｒｒ？，大试块是５１Ｊ／ｃ ；相差都达到４０Ｊ／ｅｒａ２以上。由于２Ｃｒ１３钢的淬透性很好，直径 １００ｎｍａ空冷可淬透，直径３０嘶Ⅱｎ心部都可获５０％马氏体， 因而上述冲击值的差异并不是由试块 截面尺寸不同使得淬回火后组织不同而引起的，分析认为是原材料的直径（截面）不同从而冶金缺 陷、微观缺陷不同而引起的。通常原材料直径（截面）越大缺陷越多，这些缺陷经锻造改善但最终对 冲击值的影响仍然很大。本试验中上述冲击值的差异，实质上是ｑ￣５０ａｍａ和 １０ａｍａ的２Ｃｒ１３原材料 经正常锻造、热处理后的差异。 ３．３ 回火冷却方式的影响 ‘ 多数资料介绍２ ｌ３钢调质回火后缓冷会产生明显的第二类回火脆性，９８０ｑｃ调质回火后油冷 冲击值１８—２１ ．ｆ／ｅｒａ２（换算成１７６＂＂２０６Ｊ／ｅｍ２），空冷的为４．卜＿４．８ｋｇ．ｆ／ｅｒａ２（换算成４２－－４７Ｊ／ｅａｒ２） “ Ｊ油冷比空冷的高出３倍以上，可见其二类回火脆性相当显著，我们的试验表３中１０００￣Ｃ调质 回火后油冷的冲击值５１Ｊ／ｅｒａ２，空冷的４４Ｊ／ｃｍ２，油冷仅比空冷高出１４％，重复上述试验数据的重现 性很好．说明本试验条件下２Ｃ，ｒｌ３钢的二类回火脆性不很明显。回火后油冷与空冷的冲击值相差不 大。 ４、结论 ‘ ４．１ ２Ｃｒ１３钢调质处理时为获得较高的强度与韧性的最佳配合．淬火温度应选择在临界点 Ａｅ３附近（约９４ｏ＿＿９６０ｑｃ）常规的９８Ｏ一１０ｏ０ｑｃ淬火其韧性开始恶化。 ４．２ ２Ｃｒ１３钢的冲击值对原材料直径大小是很敏感的．对于大直径的材料，为了改善冲击韧 性除了通过改进热处理工艺之外，更应该注重冶金质量的提高。 ４．３ 本试验条件下２Ｃｒ１３钢的二类回火脆性不裉明显。 参考文献： ［１】胡志忠，钢及其热处理曲线手册．北京国防工业出版社，１９８６．６ ［２】浙江大学等．钢铁材料及其热处理工艺、上海科学技术出版社．１９７８．２ ［３】王向龙等，ＺＣ．３５Ｃ，ｒＭｏ铸钢齿轮水淬调质，金属热处理，１９９７．３ ［４】大连工学院．金属学及热处理，科学出版社。 【５１陕西机械学院．钢的强韧化处理，金属热处理．１９７８．３ 【６】 （日）膝用辉尺．不锈钢的热处理，机槭工业出版社。 【７】余百年．用亚温淬改善４０ｃｒＮｉｍ钢的氧脆敏感性，金属热处理．１９８７．１２ 上海船舶公司机仪厂及苏皖船厂总工程师 联谊会第六次会议在芜湖召开 九九八年五月六日一八日，上海船舶公司所属上海地区机仪厂及苏皖船厂总工程师联谊会 第六次会议在芜湖造船厂召开，会议主要讨论、交流在市场经济条件下，如何留住人才，吸引人才， 进一步调动科技人员的积极性和探入科技制度改革的经验。同时根据联谊会章程，改选了新一届 的会长、副会长单位，绿州机器厂当选会长单位。科技科 ｌ３
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容