低碳马氏体钢制小钎杆热处理工艺的优化试验

27SiMnNi2CrMoA 是一种低碳马氏体

钢，该钢在淬火或正火条件下即可得到板条状的低碳马氏体组织，电镜观察证明，板条马氏体内有高密度位错缠结的亚结构和残余奥氏体薄膜，采用X 射线及透射电镜暗场法测得残余奥氏体量为3%～8%（图1）。因为这种低碳马氏体钢具有很好的强韧性，缺口敏感度也低，适合制作钎杆[1]。

1钢种基本数据

（1）化学成分范围（Wt%）

C ：0.24-0.30，Si ：1.30-1.70，Mn ：l.20-1.50，

Ni ：l.65-2.00，Cr ：0.20-0.40，Mo ：0.30-0.45，P ，S ≤0.025，As ＜0.08；

试验钢的化学成分为（Wt%）：

C ：0.27，Si ：1.39，Mn ：1.38，Ni ：1.90，Cr ：0.29，Mo ：0.35，P ：0.024，

S ：0.007。

（2）临界点A cl 709℃~727℃，A c3795℃-

799℃，M s 319℃-324℃，M f 192℃~206℃。

（3）室温下的杨氏模量2.06×105MPa ；（4）常规机械性能（见表1）。

（5）断裂韧性（见表2）。

2不同热处理工艺试验

研究表明[2]，可采取局部复合强化的方法克服工件的薄弱环节，使薄弱环节的塑性应变减小以至消除，并引进有利的残余压应力，提高局部有效承载能力，使之接近等强度设计。根据这种思路，我们采取了如下措施：先将27SiMn -

低碳马氏体钢制小钎杆热处理工艺的优化试验

肖上工

（涟源钢铁集团有限公司，湖南娄底417009）

摘要：用27SiMnNi2CrMoA 钢制作了一批H25小钎杆，对制钎工艺进行了优化试验，为以后用该钢制作大钎杆确定了工艺参数。

关键词：低碳马氏体;残余奥氏体;锻后余热处理;稍尖处理中图分类号：TG162.75

文献标识码：B

作者简介：肖上工，高级工程师（研究员级），多年来从事钎钢、钎具的生产、研究与开发。曾任涟源钢铁集团有限公司钢铁研究所所长，技术中心常务副主任，华菱涟铜集团公司副总工程师；中国钢协钎钢钎具协会常务理事。

图127SiMnNi2CrMoA 钢淬火-回火组织电镜照片（920℃×30min 正火890℃×30min 油淬→

200℃×60min 回火）

0.1μm

图3钎杆断裂宏观照片

Ni2CrMoA 六角中空钢进行中频整体正火，加

热温度为910℃±10℃，正火后HRC40~45。钎杆长度1800mm ，将其分为三组：第一组仅钎尾作淬火-回火处理；第二组领盘处采用锻后余热处理；第三组既采用锻后余热淬火，又对稍尖部位进行了淬火-回火处理。三组钎杆均进行了抛丸强化处理。具体工艺参数如下：

1.淬火

中频加热温度900℃~950℃，采用水淬-油冷。

2.回火

回火温度200℃±10℃，在硝盐浴中进行。

3.锻后余热处理

工艺曲线如图2所示：即锻领盘时的加热温度为1130℃~1140℃，加热总长度约

150mm (从钎肩中心算起靠钎尾那边长

55mm)，领盘成型后即水淬———

油冷。4.抛丸强化处理工艺参数

抛丸器规格及数量：JW —3型准500mm ×

62mm 双圆盘3台

钎杆送进根数单根

抛丸轮到钎杆距离500mm

抛丸介质钢丸准0.8～1.2mm

抛丸区域长3×1500mm 抛丸强化时间80～120s 双曲线棍倾角30°

钎杆前进速度30～56～108mm/s 钎杆自转速17～26～50r/min 抛丸量120kg/min 抛丸轮转速2250r/min 抛丸线速度59m/s 传动棍转速

6.5～20r/min

3试验室模拟试验结果

第一组9支钎，领盘根部断裂5支，占

55%；第二组锻后余热淬火钎，无一支从领

盘根部断裂，但多为梢尖部位断裂；第三组钎寿命最高，既无一支从领盘根部断裂，也无一支断稍尖（其中寿命最长的一支钎寿命达99.13分钟）。

4钎杆断裂宏观及解剖图片

热处理工艺

K IC ，MPa ×m -1K Q ，MPa ×m -1920℃×30min 正火

102.1,111.2，116.7

920℃×30min 正火+890℃×30min

112.1,111.8，112.3

油淬+200℃×60min 回火

图2锻后余热处理工艺曲线

温度，℃

热处理工艺

σb ，MPa σs ，MPa ψ，%δ5，%A kv ，J HRC 920℃×30min 正火

1700.0130341.6013.032.548920℃×30min 正火+890℃×30min

1611.5

1333

53.60

12.8

38.2

48

油淬+200℃×60min 回火

表1

表2

139

139#钎杆外观，断口位置在领肩前

1130℃-1140℃

水淬-油冷

断口位置

图5

稍尖处的解剖硬度

图8热拔（轧）组织：粗大的板条马氏体×500

图6寿命达99.13

分钟的钎杆断裂部位

图7寿命达99.13分钟的钎杆断口扫描电镜图片：全部是比较均匀的韧窝，且韧窝沿受力方向被拉长

。

图9钎杆正火后的组织：细小的板条马氏体×500

图4领盘前后的解剖硬度

5断口宏观及扫描电镜照片

6

不同工艺制度下的金相组织

图10领盘锻造后的组织，较为粗大的板条马氏体×500

3#剖面硬度分布，HRC

断口位置

146#

144#剖面硬度分布，HRC

36.036.549.049.549.048.048.0

49.050.049.0

44.546.0

48.548.5

48.549.549.048.0

49.047.0

51.0

44.550.049.0

48.048.549.038.539.0

49.0

48.0·····

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