探討30CrMnTi合金的處理工藝

賈鵬飛

摘 要：近些年隨著國家現代化建設發展的需要，對合金材料的研制和應用重視程度逐漸加強，其中對于合金處理工藝的改進與完善尤為重視，這對我國未來合金材料的性能和質量提高具有深遠的影響。30CrMnTi合金是我國現階段正在進行分析與改進的一種重要合金材料。本研究作為一次對目前30CrMnTi合金的處理工藝的細致思考，旨在探討處理路線對合金性能的影響，這對進一步增強30CrMnTi合金實用性與擴大其應用范圍具有積極的作用。

關鍵詞：30CrMnTi；合金；處理工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.009

0 前言

在進行現代化的建設過程中對于合金的應用越來越廣泛，是因為合金較傳統的金屬材料具有更多的優勢；合金能夠很好地將多種金屬的特點進行綜合，同時還能夠增強金屬材料的穩定性，在使用過程中更能滿足社會的應用要求。30CrMnTi合金就是近些年出現且應用前景較好的一種新型合金材料，它主要的合金成分就是鉻、錳以及鈦。在廣泛的應用過程中，將這幾種金屬元素各自的特點實現較好的結合，從而使30CrMnTi合金作為一種基本的材料。進一步完善30CrMnTi合金的處理工藝是該合金材料未來發展的一個重要方向。

1 不同熱處理工藝路線對合金性能的影響

1.1 不同狀態下30CrMnTi合金的性能

目前，30CrMnTi合金主要作為機械制造行業中所需要的齒傳件的基材，如齒輪、齒輪軸以及蝸桿等零部件，這些零部件的應用工況特點是工作過程中需要受到反復、較大的重負荷；所以這就要求30CrMnTi合金在性能上有著較為突出的抗拉、抗疲勞、抗沖擊等強度、韌性以及硬度；在根本上要求材料有很好的淬透性。而且30CrMnTi合金材料的沖擊韌性是一個有待進一步加強的特性，在這方面上較20CrMnTi合金材料存在一定的差距。在不同狀態下30CrMnTi合金材料的性能會受到一定的影響，低溫狀態下30CrMnTi合金的性能較為穩定，不易在外界環境作用力下改變固有的形態；高溫狀態下30CrMnTi合金的性能穩定性較差，極易受到外界的影響而改變形態以及結構，相關研究表明溫度越高，應力峰值出現的越早，數值越小；所以要在30CrMnTi合金材料的應用過程中考慮對環境因素的調控。通常情況下30CrMnTi合金材料在高溫的過程中有改變自身的特性，所以基于這一特性可以對其進行直接淬火處理，使30CrMnTi合金材料的強度性能得到進一步的提高，同時增強其耐磨性。在正常的使用時所經歷的溫度變化一般不會對30CrMnTi合金材料造成嚴重的影響，對于溫度的控制較為容易。另外在不同沖擊力度下30CrMnTi合金材料所表現的性能也有較大的不同，相關研究表明在溫度T=900，950，1000，1050，1100℃時，其應力峰值分別為從開始隨著變形量的增加而變形抗力值逐漸上升，直至上升到某一峰值，故而30CrMnTi合金材料所能夠承受的沖擊力是在一定的范圍內，一旦超過該范圍30CrMnTi合金材料就會有較為顯著的變化，對30CrMnTi合金材料造成的機械損傷一般是不可逆的，所以要對環境中的沖擊力進行較好的控制。

1.2 不同處理工藝下30CrMnTi合金的顯微組織

30CrMnTi合金材料在進行熱處理時，一般要經過淬火、油冷、回火、水冷以及空冷等重要過程工藝環節，這些工藝對于提高30CrMnTi合金材料的強度以及穩定性有直接的影響作用。在進行不同的處理工藝過程中，30CrMnTi合金材料顯微組織的狀態具有較大差異，因此研究在不同階段30CrMnTi合金材料的顯微組織狀態是進一步完善30CrMnTi合金材料性能的根本前提。首先在淬火過程中，30CrMnTi合金材料在850℃時，其顯微組織進行一定的熱分離，結構變得較為松散，這時利于30CrMnTi合金材料中各分子的自由運動，均勻進行分布。在經歷油冷到溫度為820℃過程中，30CrMnTi合金材料中的各分子運動狀態開始趨于穩定[1]。隨著溫度逐漸下降的過程，30CrMnTi合金材料中各分子在迅速降溫的過程中經過分子間的相互作用緊密地結合到一起，提高了30CrMnTi合金材料的穩定性以及強度。回火過程是使材料基體組織得以進一步穩定的過程。水冷過程使30CrMnTi合金材料溫度進一步的降低，保證在短時間內使30CrMnTi合金材料溫度下降到相應的狀態，獲得較高強度以及硬度。最后的空冷使30CrMnTi合金材料的溫度回到室溫，此時的30CrMnTi合金材料獲得理想的性能和穩定的組織結構。

1.3 不同處理工藝下的30CrMnTi合金的顯微結構

在不同的處理工藝過程中，30CrMnTi合金材料的顯微結構也是進行不斷變化的，在常溫狀態下30CrMnTi合金材料的顯微結構較為穩定，但是隨著溫度的改變，30CrMnTi合金材料的顯微結構會產生較大的改變。30CrMnTi合金材料處理工藝的過程中，在經歷淬火溫度時，30CrMnTi合金材料經過專業的結構分析儀器的監控可以得到，其顯微結構十分松散，各分子的位置在熱運動中進行不斷的變化，此時的結構十分混亂。后續的工藝過程中隨著溫度的降低30CrMnTi合金材料的顯微結構也在不斷的穩定，其中最為穩定的就是空冷過程后[2]。經過處理工藝進行處理的30CrMnTi合金材料與未經處理的30CrMnTi合金材料相比，其顯微結構有一定的不同，經過處理后使得30CrMnTi合金材料中各分子更加均勻的分布，進一步的提高了30CrMnTi合金材料的穩定性與強度。

2 分析30CrMnTi合金的處理工藝

2.1 觀察不同工藝條件下合金的組織結構

30CrMnTi合金材料的組織結構就是在外部能夠進行體現的結構，在不同的工藝條件下30CrMnTi合金材料的組織結構將產生較為顯著的差異。淬火的高溫下30CrMnTi合金材料的組織結構是趨于液態狀，此時利于30CrMnTi合金材料內部的分子運動重排。在油冷中30CrMnTi合金材料的外部形態改變程度較小，其組織結構也是處于較為松散的狀態。水冷以及空冷的過程中溫度條件逐漸下降，這時的30CrMnTi合金材料的剛性逐漸體現，組織結構也逐漸穩定不再變化，處理后的30CrMnTi合金材料具有規則的組織結構，這樣在對其進行應用的過程中更能表現出優越的強度。

2.2 時效性對合金性能的影響

時效性在30CrMnTi合金材料處理工藝中也具有重要的影響作用，所以要保證30CrMnTi合金材料的強度以及淬透性就要保證嚴格的時效性。進行處理工藝的過程中要對各個步驟所需要的處理時間進行保證以及嚴格的控制。嚴格的掌握時間不僅能夠很好的保證30CrMnTi合金材料的質量以及穩定性，還能極大程度上降低處理工藝所需要的經濟成本，對于30CrMnTi合金材料處理工藝的改進和完善具有現實的指導意義。

2.3 不同處理工藝的效果

常見的處理工藝有滲碳技術以及碳氮共滲技術等，經過表面滲碳技術進行硬化處理，具有良好的加工性，并有效的提高抗疲勞性能。在不同的處理工藝中所產生的效果具有較大的不同，所以在進行30CrMnTi合金材料處理時要對不同的環節進行全面的了解與掌握，根據不同的要求合理的選擇適合的處理工藝，保證處理后所得到的30CrMnTi合金材料達到預想的結果。

3 結束語

現階段對30CrMnTi合金材料的處理工藝正在進行不斷的改進與完善，這對于未來工業材料領域的建設與發展具有積極的作用，相信在廣大材料研究者不斷的努力下，30CrMnTi合金材料處理工藝水平將有極大程度的發展和提高，進而能夠滿足生產與建設的需要。

參考文獻：

[1]侯智鵬，楊卯生，趙昆渝等.高溫與應力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni 齒輪軸承鋼微觀組織演變[J].鋼鐵，2014，49（04）：80.

[2]孫震，胡芳友，崔愛永等.1Cr12Ni3Mo VN 激光改性熔覆的組織與耐磨性[J].四川兵工學報，2014（02）：134-136.