35CrMo鋼材料性能差異淺析

竇建偉，郭先創，郭金龍

河南航天精工制造有限公司 河南信陽 464000

1 序言

35CrMo合金結構鋼具有很強的靜力強度、沖擊韌度及較高的疲勞極限，適用于制造承受沖擊、彎曲、高載荷的各種機器中的重要零件和在高負荷作用下工作的重要結構件[1]。本文針對某批次產品在復檢過程中按照GB/T 3077—2015《合金結構鋼》驗收時，出現的抗拉強度低、硬度高、沖擊吸收能量低等異常現象進行了分析，具體性能試驗結果見表1。

表1 性能試驗結果

2 分析過程及結果

2.1 理化檢驗

（1）化學成分分析 對該批次產品進行電感耦合等離子發射光譜儀（ICP）化學成分分析，結果見表2。從表2數據中可以看出，C、Si、Mn、Cr、Mo等元素成分均滿足GB/T 3077—2015中相關要求，未見異常現象。

表2 化學成分分析（質量分數） （%）

（2）顯微組織分析 對該批次產品按GB/T 13298—2015《金屬顯微組織檢驗方法》進行試樣制備，腐蝕劑為4%硝酸酒精溶液，具體顯微組織如圖1所示。

圖1 顯微組織

從圖1可以看出，顯微組織在晶界處存在網狀鐵素體，部分呈針狀向晶內延伸，晶粒度為3級；晶粒內部為層片狀珠光體組織。

2.2 斷口分析

在掃描電子顯微鏡下觀察拉伸斷口和沖擊斷口形貌，如圖2所示。

圖2 斷口形貌

圖2 顯示了拉伸和沖擊試樣宏觀斷口和微觀斷口形貌特征。從圖中可以看出，拉伸試樣斷口較為粗糙，微觀斷口形貌為韌窩狀；沖擊斷口斷面較為平整，未見明顯剪切唇形貌，微觀斷口呈解理河流花樣。

3 分析與討論

該批次35CrMo鋼產品按照GB/T 3077—2015《合金結構鋼》標準，需經850℃淬火（油冷）、550℃回火（水冷或油冷）后，再進行拉伸、硬度和沖擊試驗。而該批次產品顯微組織為網狀鐵素體+層片狀珠光體組織，顯然未經過調質處理。在拉伸過程中由于變形速率較慢，裂紋形核后緩慢擴散，形成了高低起伏的韌窩形貌特征；沖擊時，由于變形速率較快，裂紋形核后快速擴展，且由于晶粒較大，存在網狀、針狀鐵素體，因此在沖擊過程中形成了河流狀解理斷裂。

由于鍛造溫度較高，在冷卻過程中，當轉變溫度較低時，鐵原子作長距離擴散變得困難，故使非共格界面不易遷移，而共格界面遷移則成為主要的特征，析出開始時溫度較高，先共析鐵素體沿奧氏體呈網狀，隨后溫度降低，再由網狀鐵素體的一側以片狀向晶內長大，形成魏氏組織鐵素體[2]。由于網狀鐵素體、魏氏組織及粗大晶粒，在拉伸和沖擊過程中，裂紋在晶界處易形成并擴展，造成抗拉強度和沖擊吸收能量較低。而布氏硬度主要體現為層片狀珠光體硬度，因此硬度值較高。

4 結束語

該批次35CrMo鋼產品在復檢時，抗拉強度、屈服強度和沖擊吸收能量低于標準值，而布氏硬度高于標準值，主要原因為：

1）產品原材料鍛造后未進行正火處理，造成晶粒粗大，形成網狀鐵素體和魏氏組織鐵素體。

2）產品在加工過程中未按標準規范進行調質處理，造成性能差異。