40Cr棒材力学性能研究

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总第 1 I期 520 0 6年第 1期

河北冶全H EJE M TA L U l I _ j E L GY

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2 00. Nu 0 mb r e

4 C棒材力学性能研究 0r牛士珍，樊一丁，闫利波，宋渡(.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 108;2 1 0 0 3 .石家庄钢铁公司技术中心，河北石家庄 003 ) 5 0 1

摘要：通过对影响 q6 mm 4 C棒材力学性能因索的分析，找出了实际条件下提高 4 C棒材强度的￣0 0 r 0r

有效措施，使 4 C棒材性能合格率大幅度提高。 0r关键词：4 C;棒材；力学性能；回火；热处理 0r中国分类号：T 1. G15 5文献标识码：B 文章编号：10 5 0 (0 6 0— 0 5— 3 0 6— 0 8 2 0 ) 1 0 2 0

M ECHANI CAL ROP P ERTⅢ S RES EARCH FOR 0 4 Cr RODNI S i— z e ,FAN i d n, YAN— b .SON G U h hn Y— ig Li o Bo’

( . tl ry ad E oo i l n ier gI s t e B in nv r t o c n ea dT c n l y B in, 1 Mea ug n c l c g ei n tu, e i U i s y f i c n e h oo, e i l g aE n n it jg e i S e g jg

10 8; .T cnq eC ne, h izun rnadSel o ay S￣ah a g Hee, 5 0 1 0 0 3 2 eh i et S iah agI n t mpn, h i un, b i 0 0 3 ) u r j o eC zAb ta t Th a t r fe tn h c a ia r p ris o sr c: e fc o sa f ci g t e me h nc lp o et f￣6 e 0 mm o f4 Cra e a a y e r d o 0 r n l z d,t e e f ci e h fe t vme s r st n n e t od sr ngh f u t a u e o e ha c he r te t o nd ou.

Ke or s: 4 yW d 0Cr r d; m e ha c lpr p ry; tmpe;he tte t nt; o c nia o e t e r a r a me

1

引言

微机控制和自动记录功能的 R 3—1 9型箱式中 X 5—温电阻炉，温度控制精度≤ -3 I￣ - C;性能试验用日 本岛津 WA—Y 0 W 5 0微机控制电液伺服试验机；

4 C棒材是石钢公司的主导产品，20 0r 0 4年频繁出现因强度低造成的力学性能不合格问题。据统计 20 0 4年最低月份性能合格率仅为 8%,随后通 2过提高合金元素 C,Mn含量使棒材力学性能合格 r率恢复到接近 10;提高合金元素含量后成分控 0%制范围变窄。不仅增加了冶炼操作难度，还直接导致了炼钢成本的上升。更为重要的是，合金元素含量提高，使热轧钢材硬度提高、塑性下降，影响冷

金相断口分析采用日本 O Y USP 3金相显微 L MP MG镜以及荷兰 P L P L 0 T HIIS X 3 MP+英国 OxodI - fr N

C DS扫描电子显微镜显微分析系统。 AE3结果分析与讨论 3 1化学成分对性能的影响 .

实际统计分析了 2 0支试样的 C含量与性能 0 r指标的关系，在 C .%一1 1%、Mn 0 7~ r0 9 .0 .%

拔加工性能。为了寻求得到良好的综合力学性能，开展了本文的研究工作。 2实验方法和设备 首先取大于 10炉次 q6 mm 4 C钢棒材样品 0￣O 0 r

0 9范围内，合金元素含量与性能指标 ( .%强度和

塑性 )并没有显著的相关关系，因而在一定范围内单纯增加合金元素的含量，提高强度的作用不明显。

按正常检验条件进行成分和性能检测，统计分析成分和性能的相关关系。然后再取具有一定的化学成分代表性样品，在实验室内不同热处理条件下进行

为进一步验证以上的统计结果，选取成分不同的 4个样品，其中 C含量在 0 9%~1 0%范围 r .2 .5分布。采用相同的热处理工艺处理 ( 5 o温 8 0C保

样品处理和性能检测实验，通过金相和断口分析剔除异常实验结果数据，统计分析化学成分、热处理条件对性能的影响。化学成分分析采用瑞士 A L 4 0火花直滨光谱仪；试样加热设备采用带 R 46

1,0柴油淬火，5 5保温 15 h# 1℃ . h回火 ),

也得出类似的结果，见图 1。

收稿日期：2 0 01 0 0 6—— 6

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一

I 0 0 1

兰 l8 0 0l 0 06

l ( 04 )、7 6 5 4 3 2 O O O O O O

l O2OI) I00

0

0, 960 98 l 92 0 940. 00l 02 1 0 . 6 _ .410

[ l Cr/%

0 92 0 94 0 96 0. 0 02 1 . 6 98 1 0 l 04 1 0

O. 94O. 92 0, 960 981 OO1 021 (4 106 . . . . )

【/ Cr%]

[/ Cr%]

图 l实验样品 R0、 R 口2、A 、z与 C含量的对应关系 r3 2淬火工艺对性能的影响 .

回火温度的高低直接影响马氏体的分解，从而对钢材性能产生影响。本研究取 G 3 7 B 0 7规定的 C r

影响淬火效果的因素有两个：加热温度和冷却速度，大幅度提高淬火温度，会使工件组织粗大，

含量中限和下限钢，回火温度为 ( 2 5 0土5 )C分 0o别进行试验，研究回火温度对力学性能的影响。33 1中限 c含量试验 .. r

淬火应力增加，工件综合性能下降。冷却速度取决于冷却介质的冷却能力，在高温段和低温段冷却速度较慢，在中温段尽量快以避免奥氏体分解。同时，淬火介质的温度影响淬火介质的冷却速度，文

所选试样的化学成分为：C0 4%,C .4, . 1 r 9% 0 Mn0 6%。热处理工艺为：8 0 . 8 5℃保温 l时，0}小}

献[]给出 4 C钢的连续冷却曲线的临界点 A。 1 0r为 7 5,A 0℃为 8 5,Ms 3 5。 0℃为 2℃

柴油淬火；回火保温为 15小时，冷却采用水淬， .回火温度分别为 5 5C、5 5C、4 5C、4 0, 3 o 1 o 9 o 7℃ 根据试验结果分别作砷：、.

( )淬火温度的确定。按国标 G 3 7 - 19 1 B 07 9 8

、

A、z对回火温度

规定为 (5 80土1 ),实际实验条件下，加热温 5℃度的精度范围为 -l - o I 0C。对照标准实际操作中淬火

的变化曲线如图 2。

由图 2看出：回火温度对屈服强度和抗拉强度指标的影响都很大，随着回火温度的升高，强度都呈明显下降趋势；而回火温度对延伸率和断面收缩率两个参数的影响则正好相反，随着回火温度的升高延伸率和断面收缩率都呈上升趋势，在 4 5~ 1 9 5 5C温度范围左右曲线变化较缓， o 说明此温度范围附近，回火温度对延伸率和断面收缩率的影响较小。3 32低限 C含量试验 .. r

温度没有多大的调节余地，故本试验中全部按国标

推荐的 80 5℃控制。( )淬火介质的选择，根据 4 C钢的连续冷 2 0r却转变曲线…要确保淬火组织为全马氏体组织，淬火介质的冷却速度在高温段要达到 7℃/。常用 0 s

淬火介质的冷却性能及冷却烈度见表 l。 表 l常用油类淬火介质的冷却性能及冷却烈度 冷却介质 60一 5 0 5 5℃ 30~ 0℃ 0 20

所选试样的 c含量分别为： . 9、0 9%、 r 08% .l 0 9%;热处理工艺为：8 0 .l 5℃保温 1小时 0}油}柴

面

淬火，回火保温时问为 15小时，冷却采用水淬， .回火温度分别为 5 5C、5 0C、4 5C、4 0, 4 o 2 o 9 o 7℃ 显然变压器油和矿物油的冷却性能可以满足 4 C钢的淬火需要，2 0r 0号机油的效果接近边缘。 本研究使用 O}油代替原来的 2}柴 0号机油作为淬火由于低 c含量对本文试验的指数影响极小，因此 r忽略试样化学成分的差异，根据试验结果分别做叫、 巾、

A、z对回火温度的变化曲线 ( 3。图 )

介质。另外，淬火介质的冷却能力还与淬火时的油温有关，高温油的粘度小，传热的动力学条件可改

从图中可以看出，随着回火温度的升高强度都呈明显的下降趋势，延伸率和断面收缩率都呈上升趋势。另外，从图中还可看出，在标准规定的回火温 …… 此处隐藏：3813字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……