馬忠存 謝奎龍 劉洪波 付憲強(qiáng) 王劉艷

(東北特殊鋼集團(tuán)技術(shù)中心，黑龍江161041)

夾送輥是連鑄設(shè)備上的重要部件，由于其苛刻的工作條件，經(jīng)常導(dǎo)致輥身早期失效。目前，日、美、歐等國都采用堆焊方法制造夾送輥。夾送輥母材要有良好的強(qiáng)韌性匹配，同時(shí)保證有足夠的疲勞壽命，在其表面堆焊馬氏體耐熱鋼以達(dá)到耐熱、耐蝕、耐磨的作用。本文通過在退火態(tài)R73鍛件上取樣并進(jìn)行試樣調(diào)質(zhì)熱處理，研究其力學(xué)性能與調(diào)質(zhì)溫度的關(guān)系，并指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

1 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及方法

1.1 化學(xué)成分

試驗(yàn)用料為?230 mm R73鍛材，退火狀態(tài)，爐號為V0680479，化學(xué)成分見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

表1 R73化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 The chemical composition of R73(mass faction，%)

拉伸試樣、沖擊試樣取樣方向均為縱向。拉力試驗(yàn)方法執(zhí)行GB/T 228—2002標(biāo)準(zhǔn)，拉力試驗(yàn)機(jī)為長春材料試驗(yàn)機(jī)廠制造的WE30B液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)；沖擊試驗(yàn)方法執(zhí)行GB/T 229—1999標(biāo)準(zhǔn)，沖擊試驗(yàn)機(jī)為吳忠材料試驗(yàn)機(jī)廠制造的JB-30B型沖擊試驗(yàn)機(jī)；試樣淬火硬度為洛氏硬度，洛氏硬度試驗(yàn)方法執(zhí)行GB/T 230.1—2004，洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)為吳忠材料試驗(yàn)機(jī)廠制造的HR-150A型洛氏硬度計(jì)；試樣調(diào)質(zhì)硬度為布氏硬度，布氏硬度試驗(yàn)方法執(zhí)行GB/T 231.1—2002，布氏試驗(yàn)機(jī)為山東萊州市試驗(yàn)機(jī)總廠制造的HRS-150型布氏硬度計(jì)。金相組織采用德國Neophot 32顯微鏡進(jìn)行觀察與照相，放大倍率為500。

R73淬火硬度試樣分別在820℃、840℃、860℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃8個(gè)溫度下保溫40 min，水淬，測洛氏硬度，每個(gè)試樣的硬度值為測定兩點(diǎn)的平均值，在500倍下觀察其顯微組織狀態(tài)。

R73調(diào)質(zhì)處理拉力、沖擊及硬度試樣分別在880℃、890℃、900℃、910℃、920℃ 5個(gè)溫度加熱保溫40 min，水淬，然后再分別在630℃、650℃、670℃回火2 h，測定力學(xué)性能，在500倍下觀察其顯微組織狀態(tài)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 淬火溫度對硬度的影響

R73不同溫度的淬火硬度結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯觯琑73淬火硬度在820℃達(dá)到最高值，淬火溫度升高至860℃以上后，淬火硬度隨之繼續(xù)下降。圖2為R73淬火試樣的組織照片。金相觀察表明：820℃加熱淬火，基本上已達(dá)到完全奧氏體化，得到全部馬氏體組織。但由于奧氏體沒有均勻化，部分區(qū)域的碳含量高于平均碳含量，因此硬度值較高。840℃加熱淬火得到全部的板條馬氏體組織，并且組織均勻，晶粒并未粗化。隨著淬火溫度的升高，殘余奧氏體量增加，使硬度有所下降。

圖1 R73不同溫度下的淬火硬度Figure 1 R73 Hardening hardness at different temperature

2.2 R73調(diào)質(zhì)熱處理工藝的摸索

圖3為R73調(diào)質(zhì)狀態(tài)性能指標(biāo)隨淬火溫度的變化曲線。圖4為R73調(diào)質(zhì)狀態(tài)性能指標(biāo)隨回火溫度的變化曲線。圖5為R73不同調(diào)質(zhì)溫度下的組織照片。

由圖3可知，R73的力學(xué)性能指標(biāo)對淬火溫度不敏感，曲線比較平；由圖4可知，R73的力學(xué)性能指標(biāo)對回火溫度有較強(qiáng)的規(guī)律性，即R73的伸長率、面縮率、沖擊功隨回火溫度的升高而升高，而硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度隨回火溫度的升高而降低。在880～920 ℃之間淬火，在630℃，650℃，670℃回火，R73的面縮率、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及沖擊值等指標(biāo)均較高，但伸長率指標(biāo)在630℃回火時(shí)較低。圖5為調(diào)質(zhì)試樣的金相組織。金相觀察表明：隨著回火溫度的升高，由于碳化物的充分析出，回火馬氏體的方向性消失，組織更均

勻。920℃加熱淬火試樣仍保持細(xì)小均勻的晶粒。綜上所述，在890～920℃淬火，在650～670℃回火可以得到較好的綜合力學(xué)性能。

(a)淬火溫度820℃

(b)淬火溫度840℃

(c)淬火溫度910℃圖2 R73不同溫度下的淬火組織(500×)Figure 2 Hardening structure at different temperature

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)圖3 R73力學(xué)性能指標(biāo)隨淬火溫度的變化Figure 3 The variation of R73 mechanics property index with hardening temperature

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)圖4 R73力學(xué)性能指標(biāo)隨回火溫度的變化Figure 4 The variation of R73 mechanics property index with tempering temperature

(a)淬火溫度910℃，回火溫度630℃ (b)淬火溫度910℃，回火溫度650℃ (c)淬火溫度910℃，回火溫度670℃

3 結(jié)論

(1)在820～920℃范圍內(nèi)，R73淬火硬度在820℃達(dá)到最高值，隨著淬火溫度的升高，試樣硬度呈下降趨勢。

(2)在890℃～920℃淬火，在650℃～670℃回火，R73鋼可以得到較好的綜合力學(xué)性能。

[1] 候旭明等編著.金屬力學(xué)性能.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.