提高2Cr13钢冲击韧性的热处理工艺研究

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 瞳， I 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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求的高强度高冲击值，我们进 行了工艺试验。 2、试验条件与方法 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。 表 1 2Cr13钢的化 学成份 (％) C Mn sj P S Cr M Ca Mo ~50mm 0．23 0．34 0．48 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 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 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 试验工艺及结果可见表 2，表 3。 10 ， 6 1 究 懈 用 移 僳 聃 理 黼 馘 il 毪一 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 2 2Cri3铜 调 质 后 性 能 {试 块 尺 寸 3Dx 50×190mm) 编 淬 火 回 火 机 E性 盹 号 热处理工艺 硬 度 硬 度 ob as 学 ‘HRC (I-m) {Mpa) (％) {％) {3／cm2) 2 9OO℃ ×25mm 淬 油 43 228 790 17．0 65．1 139 3 92O℃ x 25mm 淬 油 45 235 818 18．0 66 2 162 4 940℃ x 25一 淬油 48 262 B73 20．0 64．0 136 5 96O℃ x 25mm 淬 油 49 26O 864 17．4 60 4 149 620 — 600℃ 6 980℃ x 25mm 淬 油 ×70mm 50 262 876 17．0 64．0 92 油冷 7 10(30℃ ×25mm 淬油 50 挑 B73 18 ．6 64 0 94 10 I(~30~C × 淬油 50 71 854 19．O 65．1 58 11 1060℃ × 淬 油 50 276 B95 14．0 64．0 60 12 1090℃ × 淬 油 51 271 884 l6．0 63 2 55 表 3 2Cr13铜 调 质 后 性 髓 (试 块 尺 寸 60×50× 190ram) 回 火 机械 性 锟 编 热处理工艺 冷 却 b 口S 甲 ak 号 方 式 {mpa) (Mpa) {％) f％) {J／cm2) 01 940℃ x45mm 淬 油 620—630℃ 回火 油冷 745 809 18．2 62．3 92 02 940~C×45 淬 油 620—630~ ,X 空冷 742 860 20 0 64．0 82 03 10(30℃ H 45n~n淬 油 620—630~C回火 油 冷 879 21．1 60．3 51 04 10(30℃ ×45ram淬 油 620—630℃ 回火 空 冷 739 885 16．6 59．0 44 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 ， ， ． ． 一一 ． J导 ．． ， I耋 ( ● I窨 ～ 。 一 一 ．。。 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 一 o 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 高中语文新课程标准高中物理选修31全套教案高中英语研修观课报告高中物理学习方法和技巧高中数学说课稿范文 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。 12 {a】940℃淬火、62&c回火 40ox 田三 (b】1000~c淬出、620~c回火 400× 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／era2) “ 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 一 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 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 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 维普资讯 http://www.cqvip.com