1、1低碳钢的亚温淬火工艺研究摘 要：研究了加 20SiMnTi 钢经过不同热处理工艺处理，分析随亚温淬火温度的变化，材料的组织和力学性能的变化规律。研究了原始组织为马氏体、上贝氏体、下贝氏体和正火态组织的 20SiMnTi 钢经亚温淬火后的强韧性。举例说明亚温淬火在实际生产中的应用。 关键词：亚温淬火 强度 塑性 马氏体 贝氏体 强韧性 1 引言 普通的热处理方法大大提高了材料的强度， 但塑性不好。通过亚温淬火热处理易于获得具有综合性能优良的双相钢， 但是， 直接亚温淬火得到的铁索体呈块状， 塑性好。 但强度低， 而采用预淬火，然后再进行亚温淬火， 铁索体呈条状分布 不但强度高， 而且塑性也好。
2、 2 工艺设计 2.1 材料及实验方法 材料是热轧态的 20SiMnTi 钢， 其化学成分及临界点见表 1 将 l4mm 钢材机加工成 8mm 的 5 倍标准拉伸试样和伸试样和 8mm55mm的非标准冲击试样， 测试了各种热处理后试样的力学性能 ，观察显微组织 .为了便于对比，本文同时测试了 208iMnTi 钢在热轧态的组织和性能 2.2.1 显微组织 2940 完全淬火获得的组织基本上是板条马氏体+少量残余奥氏体。在随后的亚温淬火+ 低温回火处理后的组织为条状铁素体+ 回火马氏体及少量碳化物。 随着亚温淬火温度的降低， 双相组织中的铁素体量增多， 而马氏体量则相对减少其中条状铁素体与条状回
3、火马氏体相互间隔分布可以推知， 由于低温回火基本不改变组织的形态， 所以淬火+亚温淬火所获得的组织是铁素体和马氏体条状间隔分布的组织。 2.3 结论 亚温淬火强韧化效果与两相区温度有关， 随着两相区温度的降低，马氏体的体积百分数下降， 强度和硬度逐渐下降，塑性逐渐提高20SiMnTi 钢经 940 水淬+780 亚温淬火+250 回火以后， 得到回火板条马氏体+条状铁素体， 强度和塑性配合最好 3 原始组织影响 3.1 材料及实验方法 材料是热轧态的 20SiMnTi 钢， 其化学成分及临界点见上述表 1。 将 l4mm 钢材机加工成 8mm 的 5 倍标准拉伸试样和伸试样和 8mm55mm的
4、非标准冲击试样，拉伸试样按表 4 工艺进行处理, 以制取不同的原始组织。 3.2.1 力学性能分析 不同原始组织钢加热到两相区同一温度时, 所形成的奥氏体量可以认为基本相同, 而其中原始组织为马氏体和贝氏体时经亚温淬火后的性能较为接近, 且明显优于原始组织为正火态。这种性能的差异主要是与3所形成的马氏体和铁素体的形态、分布等有关。原始组织为马氏体的钢中, 基本上是平行的板条状组织, 在再次加热过程中, 碳化物相条间定向析出, 到达两 相区以后, 有马氏体中碳脱溶后转变成的铁素体继承了板条马氏体的取向, 保持了板条特征, 形成奥氏体与铁素体相互间隔的平行条状组织, 亚温淬火后, 马氏体在铁素体条
5、间形成并同向长大, 即形成马氏体+ 铁素体条状组织( 图 1a) 。这种组织类似“ 纤维增强复合材料”. 即韧性相条状铁素体包围了强化相纤维状马氏体, 这种组织形态对钢的强度提高起有益的用。此外, 亚温淬火时条状奥氏体转变为马氏体过程中必然影响邻近未转变的条状铁素体, 并使其发生硬化。 3.2.2 结论 ( 1) 预淬火( 马氏体、贝氏体原始组织钢) + 亚温淬火+ 低温回火可获得较高的强度和一定的塑性, 具有明显的强韧化效果。 ( 2) 亚温淬火强韧化效果与两相区加热温度有关,随着两相区加热温度的降低, 马氏体的体积百分数下降, 强度和硬度逐渐下降, 塑性逐渐提高。20SiMnTi 钢经 9
6、40水淬+ 780亚温淬火+ 220回火以后, 得到回火板条马氏体+ 条状铁素体, 强度和塑性配合最好。 ( 3) 亚温淬火后的强度不仅取决于强化相马氏体的含量, 而且取决于韧性相铁素体的形态和分布。 4 应用 4.1 限位块的试验工艺与结果 (1)试验工艺 4常规淬火工艺 :850 保温 5min水淬350 回火保温 90min。 亚温淬火工艺 :770 保温 5min水淬350 回火保温 90min。 (2)实验结果 参考文献： 1 周子年亚温淬火及其强韧化机理的探讨口金属热处理，1984,(4)：5963 2 王云霖45 钢亚温处理J兵器材料科学与工程，l992，(6) ：58-62 3
7、 徐庆莘27SiMn 强韧化的研究口J金属热处理，1991，(4)3540 4 冯忠信亚温淬火对渗碳钢疲劳强度的影响册金属热处理1988，(4)：2630 5 肖纪美金属的韧性与韧化M上海： 上海科学技术出版杜，1980，45 6 张肇一. 影响亚温淬火强韧化效应组织因素的透射电镜观察 J .理化检验-物理分册, 1982, 18(6) : 12. 7 董玉顺. 马氏体加铁素体纤维状双相组织形成机理 J . 金属热处理学报, 1990, ( 2) : 19. 8周子年各种原始组织对亚温淬火强韧性影响J金属科学与工艺，1991，(12)：40 9马伯龙.金属热处理J1979:11.27. 510 杨德庄等, 哈尔滨上亚大学学报(增刊)1981:23. 11 戚正风, 金属热处理学报N1981(2) :36. 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以 PDF 格式阅读原文
