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        淬火溫度對(duì)15Cr2Mo1鋼組織和性能的影響

        2022-07-12 06:43:48趙永生陳麗娟陳廣慧
        金屬加工(熱加工) 2022年6期
        關(guān)鍵詞:索氏體鐵素體淬火

        趙永生, 陳麗娟,陳廣慧

        1.浙江恒逸工程管理有限公司 浙江杭州 311200

        2.沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司 遼寧沈陽 110869

        1 序言

        15Cr2Mo1鋼屬于低碳低合金珠光體型高強(qiáng)度耐熱鋼,具有良好的焊接性及綜合力學(xué)性能[1],常在制造壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、動(dòng)力機(jī)械及石油化工等設(shè)備零件中選用此種材料,且零件的使用環(huán)境多為高溫、高壓環(huán)境,因此對(duì)其力學(xué)性能尤其是沖擊性能要求較高。目前,國(guó)內(nèi)關(guān)于此材料應(yīng)用在離心壓縮機(jī)方面的報(bào)道較少,因此研究不同亞溫淬火溫度對(duì)于15Cr2Mo1鋼力學(xué)性能及顯微組織的影響具有重要的實(shí)際意義[2]。

        2 試驗(yàn)材料及方法

        采用15Cr2Mo1鍛造態(tài)合金鋼作為試驗(yàn)研究對(duì)象,鋼錠采用真空精煉加電渣重熔,經(jīng)鍛造比≥5鍛造成形,通過能譜儀檢測(cè)其化學(xué)成分,結(jié)果見表1。

        表1 試驗(yàn)用15Cr2Mo1鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)

        本試驗(yàn)擬對(duì)試驗(yàn)用鋼進(jìn)行正火、淬火、回火處理,通過調(diào)整淬火溫度,對(duì)試驗(yàn)用鋼在850~870℃進(jìn)行亞溫淬火處理,隨后對(duì)試件進(jìn)行回火處理,淬火采用高溫箱式電阻加熱爐,回火采用專用回火電阻爐,選取三個(gè)相同規(guī)格試驗(yàn)材料進(jìn)行熱處理。

        3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        3.1 淬火溫度對(duì)15Cr2Mo1鋼顯微組織的影響

        取三組試樣進(jìn)行相同的正火工藝+不同的淬火工藝+相同的回火工藝處理。第一組試樣淬火、回火溫度為850℃+620℃,顯微組織如圖1a、d所示;第二組試樣淬火、回火溫度為870℃+620℃,顯微組織如圖1b、e所示;第三組試樣淬火、回火溫度為970℃+620℃,顯微組織如圖1c、f所示。

        從圖1a、d可看出,試樣經(jīng)淬火、回火溫度為850℃+620℃處理后,所得到的組織主要為回火索氏體、鐵素體和殘留奧氏體[3];從圖2b、e可以看出,試樣經(jīng)淬火、回火溫度為870℃+620℃處理后,組織主要為回火索氏體、鐵素體及部分殘留奧氏體,但組織中未溶的鐵素體含量逐漸減少;從圖1c、f可以看出,試樣經(jīng)淬火、回火溫度為970℃+620℃處理后,所得到的組織為回火索氏體、鐵素體及殘留奧氏體消失。

        圖1 試樣正火調(diào)質(zhì)后的顯微組織

        3.2 淬火溫度對(duì)15Cr2Mo1鋼力學(xué)性能的影響

        三組試樣經(jīng)相同的正火工藝+不同的淬火工藝+相同的回火工藝處理后,試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如圖2所示,夏比V型缺口沖擊吸收能量及硬度如圖3所示。

        圖2 強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

        圖3 沖擊性能和硬度檢測(cè)結(jié)果

        由圖2、圖3可看出,在經(jīng)過相同的正火工藝+不同的淬火工藝+相同的回火工藝處理后,材料的強(qiáng)度和塑性受淬火溫度的影響較大。隨著淬火溫度的升高,材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度及硬度值均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。淬火溫度由850℃升高到970℃時(shí),材料的屈服強(qiáng)度由754MPa升高到885MPa,抗拉強(qiáng)度由859MPa升高到994MPa,硬度由257HBW升高到302HBW,材料的沖擊吸收能量隨淬火溫度升高而降低,由206J降低到136J(其中沖擊吸收能量取3個(gè)沖擊試樣的平均值)。淬火溫度在850~870℃時(shí),溫度較低,屬于亞溫淬火,材料相變不完全,鐵素體未全部溶于奧氏體,這部分未溶的鐵素體可阻止晶粒長(zhǎng)大,沿淬火前原粗大奧氏體晶界可形成極細(xì)的奧氏體晶粒,晶粒細(xì)化,晶界增多,故單位界面上有害雜質(zhì)元素含量降低,有利于增加強(qiáng)韌性,降低缺口敏感性,故亞溫淬火可提高材料的沖擊性能[4]。

        4 結(jié)束語

        1)對(duì)15Cr2Mo1鋼經(jīng)相同的正火工藝+不同的淬火工藝+相同的回火工藝處理后,隨著淬火溫度的升高,材料的強(qiáng)度及硬度均呈上升的趨勢(shì),沖擊性能隨溫度升高而降低。

        2)亞溫淬火+回火后得到的金相組織為回火索氏體及部分殘留奧氏體,高溫淬火+回火得到的組織為回火索氏體。亞溫淬火后材料的沖擊性能較高主要是因?yàn)閬啘卮慊鹁ЯiL(zhǎng)大的速率低于完全淬火,且未溶鐵素體可抑制晶粒長(zhǎng)大,細(xì)化晶粒,抑制應(yīng)力集中,阻礙裂紋的萌生與擴(kuò)展。

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