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热处理工艺对20CrNi2Mo合金钢组织和力学性能的影响
更新时间:2015.11.28 新闻来源:

近年来,用以取代高锰钢的各种低合金耐磨铸钢成为国内外研究的热点。20CrNi2Mo合金钢是一种优质低碳合金钢,合金元素配比良好,再加入一定量的稀土,利用稀土对材料的净化和对组织的细化作用,可以更好地提高材料的力学性能;低、中合金钢具有较好的强韧性,低中冲击载荷下的耐磨性高于高锰钢。通过改变热处理工艺调整其金相组织,可以提高韧性、改善耐蚀性;20CrNi2Mo经淬火、低温回火进行整体强化后,组织为板条马氏体,可获得优良的综合性能。

  本次实验用钢20CrNi2Mo的化学成分(质量分数,%)为0.1~0.3C,Cr<1.5,1.7~2.5Ni,0.3~1.0Mo。该钢用中频感应炉熔炼,铝条终脱氧,稀土变质处理,并浇注成标准Y型块。线切割制取的试样尺寸为55mm×10mm×10mm(带V型缺口的标准试样),用 JB30A型摆锤式冲击试验机进行冲击韧性测试。在HR-150洛氏硬度计上进行硬度测试。金相试样在冲断试样上截取,腐蚀剂采用4%硝酸酒精,实验在 xjp-6a金相显微镜进行。冲击断口采用ZEISSEVO18型扫描电镜进行观察,分析冲击断裂后试样的表面形貌特征。实验采用的热处理工艺见表1,淬火加热在TS盐浴炉中进行,回火在YFL65/10G-GC箱式电阻炉中进行。淬火介质为20#机油。

表1  热处理工艺
序号
热处理工艺
1#
890℃×1h淬火+260℃×2h回火
2#
860℃×1h淬火+260℃×2h回火
3#
830℃×1h淬火+260℃×2h回火
4#
890℃×1h淬火+230℃×2h回火
5#
890℃×1h淬火+290℃×2h回火
6#
890℃×1h淬火+540℃×2h回火

  结果表明:

  (1)淬火温度高于Ac3(约810℃)低于890℃,提高加热温度可以使20CrNi2Mo充分奥氏体均匀化,有助于提升冲击韧性,硬度变化不明显。20CrNi2Mo经890℃淬火+230℃回火,其硬度为44HR,冲击功为36J。

  (2)20CrNi2Mo经淬火+低温回火后的显微组织主要为回火马氏体,高温回火后组织为回火索氏体,硬度有明显的下降。冲击韧性随着回火温度的升高先降低后增大。

  (3)890℃淬火+230℃回火冲击试样表面形貌呈现出典型的韧窝断裂特征,表明20CrNi2Mo合金钢还具有良好的塑性。

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