回火溫度對42CrMo鋼組織和硬度的影響

蔣一鳴 許諾 沈美辰

摘 要：本文對42 CrMo鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，研究了660、680、700、720 ℃不同回火溫度對組織和硬度的影響。結(jié)果表明，在660～700 ℃回火，組織都為回火索氏體，硬度逐漸降低，720 ℃回火組織中出現(xiàn)片狀珠光體組織，硬度開始升高。

關(guān)鍵詞：42 CrMo鋼;回火溫度;組織;硬度

中圖分類號：TG142.1;TG161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）05-0132-02

Abstract： This paper studied the effects of tempering temperatures at 660， 680， 700 and 720 ℃ on microstructure and hardness of 42 CrMo steel. The results showed that the tissues were all tempered sostenite at 660～700 ℃ and the hardness gradually decreased. While flaking pearlite appeared in the tempering tissues at 720 ℃， the hardness began to increase.

Keywords： 42CrMo steel;tempering temperature;microstructure;hardness

汽車等工業(yè)中有著大量中碳鋼熱鍛件生產(chǎn)的零部件，其后還要進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。熱鍛件的生產(chǎn)一般耗能較大，環(huán)境污染顯著，如果中碳鋼零部件采用調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行冷擠壓生產(chǎn)，則可以降低材料損耗，提高零件表面的成型質(zhì)量，改善環(huán)境[1-3]。但是，如果原材料過軟，零件冷擠壓后，加工硬化后的性能難以達(dá)到要求;如果原材料過硬，由于中碳鋼變形抗力較大，導(dǎo)致零件易產(chǎn)生裂紋，因此其在冷擠壓前應(yīng)保持適當(dāng)?shù)挠捕取１疚难芯?2CrMo鋼調(diào)質(zhì)處理回火溫度對組織和硬度的影響。

1 試驗材料及方法

試驗所用的材料為42 CrMo鋼，原材料組織為鐵素體與片狀珠光體，硬度為227 HBW。試樣在860 ℃加熱保溫后進(jìn)行油淬，分別在660、680、700、710、720 ℃回火1 h。用HBE-3000型布氏硬度計進(jìn)行硬度測量，對每個試樣均測量3組布氏硬度值，取平均值。

2 試驗結(jié)果和分析

2.1 回火溫度對42 CrMo鋼組織的影響

圖1為42 CrMo鋼淬火后在660 ℃回火的組織。由圖1可見，42 CrMo鋼淬火后在660 ℃回火，組織已經(jīng)不是完全均勻的回火索氏體組織，在晶界處出現(xiàn)黑色區(qū)域，原因是顆粒狀碳化物產(chǎn)生偏聚。

圖2為42 CrMo鋼淬火后分別在680、700、720 ℃回火的高倍組織。由圖2（a）可見，680 ℃回火后晶界處的黑色區(qū)域加大，黑色區(qū)域中碳化物有黏連，但仍處于顆粒狀狀態(tài);由圖2（b）可見，700 ℃回火后晶界處的黑色區(qū)域又變小，但黑色變深，黑色區(qū)域中碳化物部分出現(xiàn)片狀化，部分區(qū)域碳化物消失;由圖2（c）可見，720 ℃回火后，組織有了較大的變化，粒狀碳化物明顯減少，出現(xiàn)了黑色片狀珠光體和白色塊狀鐵素體。

2.3 回火溫度對42 CrMo鋼硬度的影響

圖3為42 CrMo鋼淬火后分別在680、700、720 ℃回火的硬度變化曲線，為了更準(zhǔn)確地反映硬度變化，增加了710 ℃回火的硬度。

由圖3可見，在660、680、700 ℃回火時，硬度隨著回火溫度的上升而下降，硬度分別為223、219、202 HBW，700 ℃回火和700 ℃回火幾乎一樣，而當(dāng)回火溫度達(dá)到720 ℃時，硬度開始升高，為245 HBW。

42 CrMo經(jīng)淬火后，得到板條狀馬氏體與片狀馬氏體的混合相組織，其中板條馬氏體由高密度位錯構(gòu)成，相鄰板條馬氏體組織以小角度晶界相間，輔以孿晶關(guān)系，當(dāng)呈現(xiàn)孿晶關(guān)系時，板條間沒有明顯的殘余奧氏體，回火軟化效應(yīng)弱。

高溫回火時，在550～600 ℃，過飽和碳從馬氏體中析出，碳化物優(yōu)先在馬氏體板條界面處形成，此時的回火索氏體一般保持馬氏體的位向，碳化物呈現(xiàn)為片針狀和部分顆粒狀[4]，α相中的位錯胞和位錯線逐漸消失，位錯密度降低。當(dāng)回火溫度超過600 ℃時，一些位錯密度低的胞塊重新長大形成等軸α相晶粒，板條狀特征徹底消失，片狀碳化物會發(fā)生斷裂，最終形成球狀碳化物，此時，滲碳體也會依據(jù)小顆粒溶解、大顆粒長大的機(jī)制進(jìn)行聚集和長大。因此，在600～700 ℃，回火硬度逐漸降低。

720 ℃回火組織完全發(fā)生變化，這是由于42 CrMo鋼臨界溫度[Ac1]為730 ℃，720 ℃加熱保溫過程中發(fā)生不完全奧氏體轉(zhuǎn)變，冷卻時轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀鐵素體和細(xì)片狀珠光體，導(dǎo)致硬度上升。

4 結(jié)語

本文研究并討論了不同回火溫度對調(diào)質(zhì)42 CrMo鋼金相組織和硬度的影響，得出以下結(jié)論。42 CrMo試樣經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，隨著回火溫度的升高，硬度下降，660 ℃回火后組織中顆粒狀碳化物已經(jīng)產(chǎn)生偏聚，當(dāng)回火溫度超過720 ℃時，其會發(fā)生奧氏體化轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生細(xì)片狀珠光體，使硬度上升。

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