25CrNi12MoV材料的熱處理工藝試驗

劉曉榮，趙 微，茆 亮

(北方重工集團熱處理分公司，遼寧沈陽 100141)

25CrNi12MoV材料的熱處理工藝試驗

劉曉榮，趙 微，茆 亮

(北方重工集團熱處理分公司，遼寧沈陽 100141)

對頭輪軸用25CrNi12MoV鋼進行了熱處理工藝試驗、力學性能檢測和顯微組織觀察。發(fā)現(xiàn)25CrNi12MoV鋼經(jīng)常規(guī)低溫退火處理后，硬度略有降低，同時獲得良好的綜合力學性能?？勺鳛闄C械性能要求較高，不適合淬火的形狀復雜、易變形的零件用鋼。因此，不適合作為頭輪軸用鋼。

25CrNi12MoV;工藝試驗;硬度;力學性能

我公司出口印度的一臺鏈篦機上的頭輪軸，原圖紙采用材質(zhì)為42CrMo，技術要求:調(diào)質(zhì)硬度241～286 HB。印方在招標審核時，要求用25CrNi12MoV替代原材質(zhì) 42CrMo，其它技術要求未做改變。25CrNi12MoV為低碳高合金鋼，尤其含Ni量較高，能否達到圖紙技術要求，沒有相關標準及資料可參考，只能通過熱處理工藝試驗，獲取相應的工藝參數(shù)。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

25CrNi12MoV鋼的化學成分見表1。

表125 CrNi12MoV鋼的化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)Table 1 Chemical composition of 25CrNi2MoV steel(ω，%)

從上述材料的化學成分可看出，此材料既不同于超低碳的超高強度鋼-馬氏體時效鋼［1］，也不同于含 Cr、Ni量較高的奧氏體不銹鋼［2］。

1.2 試驗方案

首先對去掉兩端料頭的鍛后毛坯軸(鍛件廠家已做完全退火處理)檢測硬度，軸端橫截面心部硬度為420 HB;外圓面硬度為410 HB，硬度偏高。軸最大的輪廓尺寸為φ310 mm×5150 mm，采用線切割機從軸頭切取φ270 mm×160 mm試塊，進行熱處理常規(guī)軟化退火試驗。工藝曲線見圖1。

圖1 試塊退火工藝曲線Fig.1 Annealing process curve of test block

檢測退火軸頭的硬度為350 HB，硬度略有下降，但仍高于圖紙要求的硬度241～286 HB。在軸頭試塊上，采用線切割加工，分別切取2件φ25 mm×160 mm性能試棒及1件30 mm×30 mm×160 mm試塊，軸頭試塊宏觀形貌見圖2。

圖2 切取性能試棒和試樣的軸頭Fig.2 Shaft head from that is cut performance test bar and sample

將φ25 mm×160 mm試棒進行性能檢測，結(jié)果見表2。從表2的檢測結(jié)果可以看出，25CrNi12MoV鋼的退火性能非常優(yōu)良，具有高強度、塑性和韌性，性能值甚至優(yōu)于JB/T 6396—2006標準中常規(guī)合金結(jié)構鋼各種材料的調(diào)質(zhì)性能。金相組織為回火馬氏體，見圖3。

表2 2件軸頭試棒退火的性能檢測結(jié)果Table 2 Test results of 2 pieces shaft head bar after annealing

圖3 軸頭試棒塊經(jīng)680℃退火后的金相組織Fig.3 Metallographic structure of shaft head bar after 680℃annealing

由于退火后試棒的硬度高于圖紙要求的硬度241～286 HB，為此將30 mm×30 mm×160 mm試塊進行多次工藝試驗，見表3。

2 討論與分析

從上述各種工藝試驗可以看出:25CrNi12MoV試樣經(jīng)過低于680℃的退火處理后，硬度略有降低，為350～360 HB;750℃以上溫度退火、高溫固溶處理、正火處理等硬度較高，為390～490 HB。對于這種低碳高鎳的合金鋼，無論是采用含Cr、Ni較高的奧氏體不銹鋼、超低C高Ni馬氏體時效鋼的固溶處理;還是采用常規(guī)合金鋼的完全退火、高溫回火、循環(huán)退火等處理都無法降低硬度，且退火組織均為回火馬氏體，顯然此種材料有極好的抗回火穩(wěn)定性［3］。鍛后經(jīng)完全退火爐冷即可獲得高強度、高硬度的馬氏體;再經(jīng)常規(guī)低溫退火處理后獲得回火馬氏體，且具有優(yōu)良的綜合性能和較高的硬度，說明此種材料有極高的淬透性和抗回火穩(wěn)定性。815℃固溶處理的硬度高于1000℃固溶處理的硬度，應為高溫固溶處理后，殘余奧氏體較多所致。

表3 小試塊工藝試驗及結(jié)果Table 3 Process tests and results for small sample

上述工藝試驗也說明25CrNi12MoV材料采用現(xiàn)有的工藝方法，無法達到圖紙規(guī)定的241～286 HB硬度要求，最終印方放棄采用此材料制造頭輪軸，仍采用42CrMo。

3 結(jié)論

1)25 CrNi12MoV鋼鍛后經(jīng)完全退火、爐冷后硬度高達410 HB，說明材料有極高的淬透性;

2)25 CrNi12MoV鋼鍛后經(jīng)完全退火，再680℃低溫退火后，硬度降至約350 HB，同時獲得超過標準所列的各種常規(guī)合金結(jié)構鋼的優(yōu)良調(diào)質(zhì)性能。采用低于680℃的常規(guī)低溫退火處理，硬度基本不變，組織為回火馬氏體，說明此材料有極高的抗回火穩(wěn)定性。

3)對于綜合機械性能要求較高、不適合采用淬火處理的易變形件，可采用25CrNi12MoV鋼制造，僅需鍛后退火。

［1］王笑天.西安交通大學金屬材料學［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1987:102-105.

［2］中國機械工程學會熱處理學會.熱處理手冊:第四卷熱處理質(zhì)量控制及檢驗［M］.4版，北京:機械工業(yè)出版社2009:521-522.

［3］劉永銓.東北工學院［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1987:128-129.

Heat Treatment Process Tests of 25CrNi12MoV Materials

LIU Xiao-rong，ZHAO Wei，MAO Liang
(Heat Treatment Company of Northern Heavy Industry，Shenyang Liaoning 100141，China)

The heat treatment process test，mechanical properties and microstructure observation of 25CrNi2MoV steel as head wheel shaft material have been carried out.After low temperature annealing，the hardness of 25CrNi2MoV steel is slightly lower，but has good comprehensive mechanical properties.It can be used for parts that have high performance requirements，complex shape and easily deformation which is not suitable for quenching.So 25CrNi2MoV steel is not suitable for the head wheel shaft.

25CrNi2MoV;process test;hardness;mechanical properties

TG156

A

1673-4971(2014)05-0044-03

2014-07-18

劉曉榮(1962-)，女，正高，主要從事金屬材料及熱處理工藝、生產(chǎn)、金相檢驗等一線的技術管理工作。

聯(lián)系電話:13609895451;E-mail:bfzglxr@163.com