25MnV钢_零保温_淬火组织与性能的研究

温 ”条件下 ,淬火和回火温度对 25M nV 钢强度和硬度 度 、硬度影响规律的数学表达式 。对试验结果进行显
的影响 ,并探讨了“零保温 ”淬火时奥氏体的相变特 著性检验 :一是方差检验 ,检验各因素影响的显著性 ,
征。
评价试验结果的可靠性 ;二是回归方程的显著性检验 ,
1 试验材料和方法
111 试验材料与试样的制备 试验 用 25M nV 钢 的 主 要 化 学 成 分 (质 量 分
Key words: 25M nV steel; zero time holding quenched; tensile strength; hardness
“零保温 ”淬火 ,即工件达到淬火温度后不保温 , 数 , % ) 为 0125C、0125Si、1142M n、0114V、01015S、
中有较多的铁素体 ,故钢的强度 、硬度较低 。由图 1b 短 ,省去了奥氏体均匀化时间 ,使得原子扩散不能充分
可见 ,随淬火温度的提高 ,铁素体量减少 ,马氏体量增 进行 ,造成奥氏体晶粒中碳和其它元素的分布不均匀。
加 。试验中还发现 ,当加热温度大于 900℃,经“零保 图 3为 25MnV钢经不同工艺淬火后 ,奥氏体晶粒内碳
Engineering Institute, Pingyuan University, Xinxiang He′nan 453003, China; 31 J iaozuo Heavy M achinery Plant, J iaozuo He′nan 454000, China)
Abstract: The effect of quenching w ith“zero time holding”on the m icrostructure and p roperties of 25M nV steel was studied by the orthogonal regressive design. The austenite transformation characteristics of 25M nV steel w ith“zero time holding”were analyzed. The results show that in the range of 830～930℃ the strength and hardness of the 25M nV steel raise along w ith quenching temperature going up. The high strength and hardness can be obtained at 930℃ w ith“zero time holding”. The m icrostructures of the steel are fine lath martensite after“zero tim e holding”quenched. For the 25M nV steel“zero time holding”heat treatment can rep lace the traditional heat treatment.
个 ,测试性能后取其平均值作为试验结果 。抗拉强度
和硬度检测结果的平均值见表 2。数据经处理后 ,得
出如下回归方程 :
硬度方程 : HRC = 44156 + 1125X1 - 2123X2 - 0118X21 +
图 1 25M nV 钢经不同温度“零保温 ”淬火后的组织 ×500 Fig11 The m icrostructure of 25M nV steel quenched at different
25MnV钢“零保温 ”淬火组织与性能的研究
李安铭 1 ,赵晓运 2 ,杨红保 3 (11河南理工大学 材料学院 ,河南 焦作 454000; 21平原大学 机电工程学院 ,河南 新乡 453003;
31焦作重型机器厂 ,河南 焦作 454000) 摘要 :采用正交组合回归设计试验方法 ,研究了“零保温 ”淬火工艺对 25M nV 钢组织和性能的影响 ,分析了“零保 温 ”淬火条件下奥氏体转变的特征 。结果表明 ,在 830～930℃“零保温 ”淬火时 ,随着加热温度的升高 , 25M nV 钢 的强度 、硬度升高 ,经 930℃“零保温 ”淬火后该钢具有较高的强度和硬度 。“零保温 ”淬火后可获得细小的板条 状马氏体组织 。25M nV 钢“零保温 ”淬火工艺可以代替传统的保温淬火热处理工艺 。 关键词 : 25M nV 钢 ;“零保温 ”淬火 ;抗拉强度 ;硬度 中图分类号 : TG15616 文献标识码 : A 文章编号 : 025426051( 2006) 0420062203
温 ”淬火后可得到全部的马氏体组织 。分析表明 ,为 的分布。由图 3可见 , 880℃ ×0m in淬火时 ,奥氏体晶粒
《金属热处理 》2006年第 31卷第 4期
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内碳浓度起伏较大 ,碳元素分布明显不均匀 ; 880℃ × 120m in淬火 ,碳化物充分溶解 ,碳元素扩散较充分 ,奥氏 体晶粒有所长大 ,晶内碳的分布趋于均匀化。“零保温 ” 淬火条件下 ,正是由于碳元素的不均匀分布 ,使得奥氏 体晶粒内存在许多不同碳浓度微区 ,这就为淬火后形成 细小 、碎化的板条马氏体提供了条件 。能谱扫描分析表 明 ,Mn、V两元素在奥氏体中的分布与碳相似 。
加热温度为 930℃,随保温时间的延长 ,晶粒更粗大 。 图 2为不同淬火温度下保温时间对 25M nV 钢的
硬度的影响 。由图 2可知 ,在试验的温度范围内 ,随奥
4。两方程分别在 α = 0101水平显著 ,方程是可信的 。 氏体化保温时间延长 ,钢的硬度均下降 。
表 3 试验因素的方差检验
Table 3 Var iance test of the exper im en ta l factors
试验内容
方பைடு நூலகம்来源
F
显著性
硬度 (HRC)
X1
8121
F > F0105 = 6194X2
X2
26180
F > F0101 = 18100
抗拉强度 . MPa
X1
10101
F > F0105 = 6194X2
X2
72180
F > F0101 = 18100
表 4 回归方程的显著性检验
Table 4 Remarkable test of regression equa tion
temperature for“zero time holding” ×500 ( a) 880℃ ( b) 930℃
312 奥氏体晶粒度 采用不同工艺对 25M nV 钢进行加热淬火后测定
奥氏体的晶粒度 , 880℃ ×0m in 淬火得到奥氏体晶粒 度为 9～10级 , 880℃ ×60m in加热得到的奥氏体晶粒
检验方程 硬度方程 强度方程
F 116 4912
显著性 F > F0101 (5, 3) = 28124
3 “零保温 ”淬火条件下奥氏体转变的特征
图 2 不同淬火温度下保温时间对 25M nV钢硬度的影响 Fig12 Effect of holding time at different quenching temperature on hardness of 25M nV steel
度为 8～9级 ,结果表明在“零保温 ”淬火条件下 ,奥氏 体晶粒来不及长大 ,故晶粒细小 。由于细晶强化作用 , 使钢的强度 、硬度升高 。这也是“零保温 ”淬火试样强 度 、硬度高于传统淬火的原因之一 。在 830℃、930℃ 进行同样的试验 ,得到类似的结果 。试验中还发现当
对上述试验进行方差检验 ,结果见表 3。因子 X1 、 X2 分别在 α = 0105、α = 0101水平显著 ,该试验数据是 可靠的 。对上述回归方程进行显著性检验 ,结果见表
的强 韧 性 。为 了 找 到“零 保 温 ”淬 火 工 艺 参 数 对 工艺见表 2。采用正交组合回归设计试验方法 ,将回
25M nV 钢性能的影响规律 ,便于推广圆环链的“零保 归分析与正交设计有机地结合起来 。试验结果经数据
温 ”淬火技术 ,提高圆环链的质量 ,作者研究了“零保 处理 ,得出淬火温度和回火温度对 25M nV 钢抗拉强
313 奥氏体晶粒内碳元素的分布
311 奥氏体化温度与马氏体含量
传统奥氏体化理论认为 ,奥氏体的形成需经过形
图 1 为经不同温度“零保温 ”淬火 , 530℃回火后 核、长大 、残留渗碳体的溶解和奥氏体的均匀化 4个阶
25M nV 钢的显微组织 。由图 1a可见 , 830℃淬火组织 段。“零保温 ”淬火过程中 ,由于加热速度快 ,保温时间
0166X22 - 1103X1 X2 强度方程 :σb = 984138 + 28112X1 - 7613X2 - 7138X21 +
8158X22 - 17153X1 X2 式中 : X1 ∈[ - 1, + 1 ]; X2 ∈[ - 1, + 1 ] 212 试验因素的方差检验和回归方程的显著性检验
因素
变量标记 基水平 变化区间 上水平 下水平
淬火温度 / ℃
X1 880 50 930 830
回火温度 / ℃
X2 590 60 650 530
编码
0 +1 -1
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表 2 试样的热处理工艺及力学性能 Table 2 Hea t trea ting param eters and m echan ica l properties
件在保温过程中产生的氧化 、脱碳 、畸变等缺陷 ,有利
淬火温度的基水平为 880℃,回火温度的基水平
于产品质量的提高 [1 ] 。 25M nV 钢是矿用圆环链专用 为 590℃。淬火和回火保温时间均为零 。淬火温度和
钢 ,经淬火 、回火后 ,得到的低碳马氏体组织具有良好 回火温度的试验水平见表 1。25M nV 钢试样的热处理
了得到全部马氏体组织 ,该钢“零保温 ”淬火加热温度 应高于常规的淬火温度 ( > 900℃) 。
of test sam ples
试样编号 淬火温度 . ℃回火温度 . ℃ 硬度 (HRC) 抗拉强度 . MPa
A1
830
A2
880
A3
930
A4
830
A5
880
A6
930
A7
830
A8
880
A9
930
立即进行冷却处理的热处理工艺 。与常规淬火工艺相 01008P,余量 Fe。拉伸试样的尺寸为 <10mm ×50mm ,
比 ,省去了奥氏体组织均匀化所需要的保温时间 ,可降 硬度试块的尺寸为 <18mm ×30mm。
低能耗 20% ～30% ,提高劳动生产率 ,减少或消除工 112 热处理工艺和试验方法
530
4418
104818
530
4716
106315
530
4916
108017
590
4314
96018
590
4415
98210
590
4514
99516
650
4215
85412
650
4219
92418
650
4312
95612
2 试验结果
211 试验结果及数据处理
每个温度点分别处理拉伸试样和硬度试样各 3
评价数学模型的可信度 。
表 1 25M nV钢淬火温度和回火温度的试验水平 Table 1 Test level of quench ing and tem per ing tem pera ture
of 25M nV steel
作者简介 :李安铭 ( 1955101—) ,男 ,河南温县人 ,教授 ,主要从 事金 属 材 料 及 相 变 的 教 学 与 研 究 工 作 。联 系 电 话 : 03912 3980631 E2mail: anm ingli2001@ sina. com 基金项目 :河南省自然科学基金项目 (0511052600) 收稿日期 : 2005212225
M icrostructure and Properties of 25M nV Steel w ith Zero T im e Hold ing Quenched
L I An2m ing1 , ZHAO Xiao2yun2 , YAN G Hong2bao3 (11M aterials Institute, He′nan Polytechnic University, J iaozuo He′nan 454000, China; 21 M echanical and Electrical