回火溫度對中碳合金鋼4Cr5MoSiV1Nb組織和性能的影響

仉炳懿

哈電集團(秦皇島)重型裝備有限公司 河北 秦皇島 066206

中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1Nb具有硬度高、強耐磨性和韌性的特點,能夠在模具生產、盾構刀圈、車輪用鋼等各行各業中廣泛的應用。在生產加工的過程中,為了能夠確保中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1Nb的整體硬度和剛度,保證其耐磨性,必須要采取積極措施對中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1Nb的碳化物元素進行有效優化,確保其綜合性能得到有效提高。

一、回火溫度對中碳合金鋼4Cr5MoSiV1Nb的實驗分析

在整體實驗的過程中,通過將實驗材料切割成11mm×11mm×56mm 的熱處理試塊,并且利用箱式電阻爐進行加熱,保證溫度升高至1050℃,經過40分鐘保溫之后,移至溫室淬火之后,試樣溫度維持在200-600℃之間,通過兩次回火保證回火溫度,保溫時間在兩小時以上,然后冷卻至室內溫度,不同的回火溫度通過處理三個試樣,并且在不同的熱處理條件下,根據國家的相關標準采用洛氏硬度計,對試樣的硬度值進行測量,根據不同的回火溫度,制取金相試樣進行全面的分析。并且利用光學顯微鏡和掃描電鏡分析,采用能譜儀對試樣進行掃描和觀察。

二、實驗結果分析

經過不同的熱處理之后,試樣力學性能測試結果如下,其中硬度曲線呈現出先下降后上升的變化趨勢,并且在達到600℃之后再次下降,二次硬化處于300℃左右,開始并且在550℃達到了高峰,所以溫度也呈現出明顯的上升趨勢,根據這樣的現象能夠明確當過飽和的α固溶體析出大量的彌散碳化物,造成組織固溶強度的降低,而且硬度下降,并且材料經過回火處理形成馬氏體組織,釋放了自身的壓力,加強了沖擊的韌性,在試樣淬火之后,經過淬火反應的板條馬氏體和殘余奧氏體以及少量的未溶的細小彌散分布的碳化物,也處于高熔點的晶界,這樣也就能夠有效阻止晶界析出的情況。另外是要在不同的溫度下經過兩次的回火,能夠明確在明暗相間的條帶組織分別對應明暗條帶的能譜分析,并且發現明亮帶的區域各質量相對較高,所以暗條帶,實際上是因為不同的含鉻質量分數差異而導致耐腐蝕性存在明顯的差異,由于回火溫度比較高,所以能夠促進中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1 Nb元素快速擴散,帶狀偏析也會有明顯減弱的趨勢。

在不同溫度回火組織的實驗中,由于回火的溫度非常低,所以原馬氏體形態非常的均勻,當回火溫度升高至350℃左右,回火馬氏體的形態會發生明顯的變化,而且有少量細胞狀析出物,碳化溫度升到400℃時,則析出物的數量會明顯增多,在550℃原馬氏體的板條會明顯的變短變寬,并且呈現出粗化的問題,板條之間也會有細小的短棒狀析出物,并且經過電子衍射分析,屬于M3C 結構中碳合金鋼4Cr5MoSiV1Nb滲碳體,這種短棒狀物體非常的細小,通過能譜儀無法快速準確的進行定位。而根據眾多相關的研究顯示,鉻在α鐵離子中會呈現出明顯的擴散情況,并且在溫度為400℃時進行回火處理,鉻會向低溫回火析出的M3C 中碳合金鋼4Cr5MoSiV1Nb滲碳體明顯富集,如果濃度達到一定條件下,還能夠成為M7C3型碳化物,另外鉬釩的擴散溫度在500-550℃左右,也會生成M2C和M7C3析出物。根據這樣的結果顯示通過對短棒析出物進行判斷,系棒狀中碳合金鋼4Cr5MoSiV1Nb碳體所生成的界面,或多或少都會產生開裂的情況,另外細棒狀析出物的尖端生產應力也會更加的集中,細棒狀碳化物,晶界析出也會對中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1Nb造成不良的沖擊韌性,在回火處理過程中,中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1Nb中存在著大量的鉻帶狀偏析,這樣的結果也會導致鉻的不均勻分布,偏析問題明顯增加,而且對整個中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1Nb的沖擊韌性造成不良影響,所以在回火中碳合金鋼 4Cr5 MoSiV1 Nb制備時必須要加強對鉻均勻分布,進行合理化控制,這樣才能夠確保中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1 Nb的沖擊韌性有效提高。此外所有的顆粒狀析出物,通過分析顯示主要為釩碳化物,隨著回火溫度逐漸由550℃上升至640 度左右,其中析出物顆粒明顯提升,當M 2C 和M7C3 碳化物逐漸穩定變形之后會失去明顯的板條狀形態,原有的組織會出現明顯的減弱,所以硬度下降,根據回火溫度上升的趨勢判斷,各原子擴散能力非常強,而且不均勻偏析,水平比較低原有的晶界細小短棒狀鉻中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1 Nb滲碳析出物也消失,通過加入微量的富鈮能夠使得晶粒細化,再經過回火處理,起到二次硬化的作用,確保整個中碳合金鋼4Cr5 MoSiV1 Nb的硬度得到明顯提高,而且普通的鋼在回火之后硬度也會明顯增加。

結論

本文針對回火溫度對中碳合金鋼的組織性能影響進行分析,能夠有效的判斷中碳合金鋼自身性能隨著溫度變化的趨勢,并且也說明了在二次硬化溫度變化區間會產生沖擊韌性明顯降低的可能所以要盡可能的減少原合金中鉻偏析問題,提高合金的回火韌性。