陳金富 劉占東 崔 波

(東北特鋼集團技術中心北滿分中心，黑龍江161041)

吊桿是將鍋爐本體部件懸掛于鍋爐頂梁部位的重要承重受力部件，承受載荷60 000 N，工作溫度400～600℃，主要材質(zhì)有35CrMoA、12Cr1MoVG、42CrMo5—6等鋼種[1]。

北滿特鋼生產(chǎn)的35CrMoA熱軋調(diào)質(zhì)材采用了90 t超高功率電弧爐冶煉、連鑄、連軋、熱處理的生產(chǎn)工藝。該熱軋材經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后力學性能滿足技術要求，但組織中出現(xiàn)總量近30%的鐵素體、珠光體及貝氏體。切取不同狀態(tài)下的35CrMoA試樣進行試驗分析，找到了出現(xiàn)混合組織的主要影響因素，為制定合理的調(diào)質(zhì)工藝提供了依據(jù)。

1 試驗內(nèi)容

35CrMoA鋼的化學成分見表1。任意切取爐號為09313010460，規(guī)格為?80 mm軋制后冷床空冷的35CrMoA試料進行如下試驗：熱軋狀態(tài)下組織檢測、正回火組織檢測、調(diào)質(zhì)組織檢測及力學性能試驗。

2 試驗結(jié)果

2.1 熱軋空冷、正回火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)下，35CrMoA各試樣金相顯微鏡下的顯微組織見圖1～圖6。

2.2 35CrMoA鋼20 mm處不同組織狀態(tài)下的力學性能見表2。

3 分析討論

由試驗可知, 實際生產(chǎn)采用罩式爐或抽底爐，裝爐量小于15 t，入水時間(3～6)min，水溫20℃，在力學性能滿足技術條件的情況下，仍有大量的條狀鐵素體及珠光體、貝氏體組織。化學成分中各主要元素按中限控制，這樣在滿足強度的條件下，可獲得較好的塑韌性。

由35CrMoA改型連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線[2]可知，35CrMoA空冷的淬透層深度為0.5 mm，水冷也僅為20 mm。從表及里，鐵素體含量逐漸增加，但20 mm處未得到100%索氏體。由此可見35CrMoA的淬透性較低。

表1 35CrMoA化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 The chemical composition of 35CrMoA(mass fraction, %)

圖1 熱軋空冷20 mm處組織 圖2 正回火表面處組織(鐵素體占54.17%)500× (鐵素體占43.53%) 500×Figure 1 The structure at 20 mm(54.17% of ferrite) Figure 2 The structure at surface(43.53% of ferrite) after hot rolling and air cooling after normalizing and tempering

圖3 正回火20 mm處組織 圖4 調(diào)質(zhì)處理表面處組織(鐵素體占45.90%) 500× (鐵素體占0.70%) 500×Figure 3 The structure at 20 mm(45.9% of ferrite) Figure 4 The structure at surface(0.70% of ferrite) after normalizing and tempering after normalizing and tempering

圖5 調(diào)質(zhì)處理10 mm處組織 圖6 調(diào)質(zhì)處理20 mm處組織(鐵素體占6.53%) 500× (鐵素體占12.07%) 500×Figure 5 The structure at 10 mm(6.53% of ferrite) Figure 6 The structure at 20 mm (12.07% of ferrite)after normalizing and tempering after normalizing and tempering

表2 不同組織狀態(tài)下力學性能Table 2 The mechanical property under different structure state

通過對比分析可見：正回火雖然與熱軋空冷的鐵素體量基本相同，但具有更高的塑韌性。這是由于隨著溫度梯度的增加導致形成的珠光體片層間距小，塊狀鐵素體較小造成的。對于35CrMoA低淬透性鋼來說，無論組織、力學性能均無法采用控制軋制、控制冷卻進行在線熱處理，也不能用正回火代替調(diào)質(zhì)處理。從多爐檢驗結(jié)果來看，在調(diào)質(zhì)后強度滿足要求的條件下，若鐵素體含量在20%以內(nèi)，沖擊功均能達到100 J以上。較好的強度、塑韌性配合取決于剩余索氏體組織及回火溫度的設定。

4 解決措施

(1)C、Mn、Cr、Mo均為提高淬透性的元素，各元素按中上限控制，可使珠光體、貝氏體轉(zhuǎn)變曲線右移，降低臨界冷卻速度。35CrMoA是亞共析鋼，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，先析出相為鐵素體，降低冷卻速度即提高奧氏體的穩(wěn)定性，增加珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期，減少鐵素體析出量。

(2)提高加熱溫度及保溫時間，使軋后空冷析出的大量鐵素體熔解形成單一的奧氏體組織。

(3)縮短入水時間，避免因外層料及端部降溫速度快而進入珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)，析出先共析鐵素體。

(4)降低水溫至20℃以下。水溫對冷卻能力影響較大，18℃水高溫區(qū)冷卻能力H=1，而50℃水高溫區(qū)冷卻能力H=0.17。冷卻能力降低會增大料橫截面層與層之間的溫度梯度，使材料梯次進入珠光體、貝氏體、馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，形成混合組織。

[1] 閻承沛.典型零件熱處理缺陷分析及對策.北京：機械工業(yè)出版社，2008，133.

[2] 中國機械工程學會熱處理分會，熱處理工程師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1999，211.