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淬火溫度對20CrNi2Mo鋼力學性能的影響

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

20CrNi2Mo鋼是一種低碳低合金結構鋼,其合金元素含量低,可以作為表面強化型的滲碳鋼應用于滲碳齒輪、滲碳軸承等零件上;也用作整體強化型的高強度和超高強度合金結構鋼,根據其使用條件和作用,對其力學性能有一定的要求。按其使用狀態的熱處理工藝劃分,20CrNi2Mo鋼屬于淬火加低溫回火鋼,因此研究不同淬火溫度對其力學性能的影響十分重要,尤其是強度和塑性的變化規律。

試驗用鋼為低碳低合金20CrNi2Mo鋼,Ac3約810℃。通過TSMAN直接光譜儀測得其化學成分(質量分數,%)為:C0.19,Si0.25,Mn0.55,Cr0.52,Ni1.68,Mo0.23,S0.007,P0.005,Fe余量。將試樣在真空爐中進行淬火處理,淬火溫度分別為900、1000、1100、1200℃,保溫時間為1h,采用5%冰鹽水進行快速冷卻,然后在200℃保溫2h回火處理;最后精加工成標準拉伸試樣,每組拉伸試樣加工3根。

根據GB/T228.1-2010標準在Instron8501試驗機上完成軸向拉伸試驗,獲得試驗用鋼的抗拉強度、規定塑性延伸強度、斷后伸長率及斷面收縮率等力學性能的試驗數據。

從拉伸試樣上截取金相試樣,經磨制和機械拋光后,用X-350A應力測定儀測得殘留奧氏體的含量,再用過飽和苦味酸溶液腐蝕出奧氏體晶界,在PMG-3型光學顯微鏡下觀察原奧氏體晶粒尺寸,從金相試樣上切取0.4mm厚薄片,均勻磨至50nm,并經離子減薄制樣,用TecnaiG2F20S-TWIN(200kV)型透射電子顯微鏡觀察殘留奧氏體的分布情況,用SUPRA40型場發射掃描電子顯微鏡對拉伸斷口進行宏觀和微觀掃描分析。結果表明:

(1)隨淬火溫度增加,20CrNi2Mo鋼的原奧氏體晶粒尺寸先是緩慢增加,超過1100℃時,晶粒尺寸迅速增加,且隨著淬火溫度的增加,材料的規定塑性延伸強度、抗拉強度和硬度降低,塑性有所增加。

(2)不同淬火溫度工藝下,馬氏體板條間均會形成一層很薄的殘留奧氏體薄膜,而且隨淬火溫度的提高,殘留奧氏體膜的分岔和彌散分布現象明顯,這對提高塑性有重要貢獻。

(3)拉伸斷裂方式為韌性斷裂,剪切唇所占比例隨淬火溫度升高而增加,放射區則隨淬火溫度增加而降低,且放射區韌窩尺寸隨淬火溫度增加而增大。

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