淬火溫度對(duì)20CrNi2Mo鋼力學(xué)性能的影響
20CrNi2Mo鋼是一種低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼,其合金元素含量低,可以作為表面強(qiáng)化型的滲碳鋼應(yīng)用于滲碳齒輪、滲碳軸承等零件上;也用作整體強(qiáng)化型的高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼,根據(jù)其使用條件和作用,對(duì)其力學(xué)性能有一定的要求。按其使用狀態(tài)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(duì)其力學(xué)性能的影響十分重要,尤其是強(qiáng)度和塑性的變化規(guī)律。
試驗(yàn)用鋼為低碳低合金20CrNi2Mo鋼,Ac3約810℃。通過TSMAN直接光譜儀測(cè)得其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:C0.19,Si0.25,Mn0.55,Cr0.52,Ni1.68,Mo0.23,S0.007,P0.005,F(xiàn)e余量。將試樣在真空爐中進(jìn)行淬火處理,淬火溫度分別為900、1000、1100、1200℃,保溫時(shí)間為1h,采用5%冰鹽水進(jìn)行快速冷卻,然后在200℃保溫2h回火處理;最后精加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣,每組拉伸試樣加工3根。
根據(jù)GB/T228.1-2010標(biāo)準(zhǔn)在Instron8501試驗(yàn)機(jī)上完成軸向拉伸試驗(yàn),獲得試驗(yàn)用鋼的抗拉強(qiáng)度、規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率及斷面收縮率等力學(xué)性能的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
從拉伸試樣上截取金相試樣,經(jīng)磨制和機(jī)械拋光后,用X-350A應(yīng)力測(cè)定儀測(cè)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(xué)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(jīng)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(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)拉伸斷口進(jìn)行宏觀和微觀掃描分析。結(jié)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(shí),晶粒尺寸迅速增加,且隨著淬火溫度的增加,材料的規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)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(huì)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(xiàn)象明顯,這對(duì)提高塑性有重要貢獻(xiàn)。
(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(qū)則隨淬火溫度增加而降低,且放射區(qū)韌窩尺寸隨淬火溫度增加而增大。