【摘 要】
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热处理在现代机器制造业中具有重要的地位,国际工业界公认为热处理技术水平的高低是决定机器制造业产品性能先进性的关键因素之一,因此研究试验材料的热处理工艺参数对其力学性能的影响,确定合适的热处理工艺,对提高产品的使用寿命和可靠性具有重要的意义。本文以石油机械用40CrMoNbVTi钢为研究对象,利用热处理实验、力学性能实验、XRD物相分析、金相组织及扫描电镜断口形貌观察与分析,研究了实验材料奥氏体化加
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热处理在现代机器制造业中具有重要的地位,国际工业界公认为热处理技术水平的高低是决定机器制造业产品性能先进性的关键因素之一,因此研究试验材料的热处理工艺参数对其力学性能的影响,确定合适的热处理工艺,对提高产品的使用寿命和可靠性具有重要的意义。本文以石油机械用40CrMoNbVTi钢为研究对象,利用热处理实验、力学性能实验、XRD物相分析、金相组织及扫描电镜断口形貌观察与分析,研究了实验材料奥氏体化加热温度、冷却介质、回火温度及其保温时间系数等对其组织和性能的影响。研究结果表明,采用硬度-温度法测定40CrMoNbVTi钢的相变温度AC1为700～710℃,AC3为880℃。40CrMoNbVTi钢不同奥氏体化温度加热淬火、550℃回火,最佳淬火加热温度为780℃,获得的力学性能:抗拉强度Rm为1120 MPa,延伸率A为18%,断面收缩率Z为61.9%,冲击功AKV为107.3 J,其组织主要为回火索氏体和少量铁素体,冲击试样断口的断裂机理为韧窝断裂。40CrMoNbVTi钢不同温度加热空冷,最佳加热温度为860℃,获得的力学性能:抗拉强度Rm为970 MPa,延伸率A为15%,断面收缩率Z为61%,冲击功AKV为34.4 J,组织为回火索氏体,冲击断口的断裂机理为解理断裂。40CrMoNbVTi钢780℃加热最佳淬火加热保温时间系数为2.0 min/mm,获得的力学性能:Rm为1050 MPa、A为15.3%、Z为44.2%、AKV为77.9 J。40CrMoNbVTi钢780℃加热不同冷却介质冷却,550℃回火,油冷的强韧性最高,抗拉强度Rm为1250 MPa,冲击功AKV为78.6 J;860℃空冷后550℃回火的材料的抗拉强度Rm最低,为945 MPa,冲击功AKV为38.4 J。实验材料780℃加热采用油冷、商用淬火液冷却为合适淬火冷却介质。油冷、商用淬火液、水冷、550℃回火的组织为细化的索氏体组织和少量的铁素体,空冷、雾冷、550℃回火后组织为回火索氏体。40CrMoNbVTi钢780℃加热油冷获得超高强度的最佳回火温度为200℃,获得的力学性能为抗拉强度Rm为2150 MPa、延伸率A为10.7%、段面收缩率Z为49.3%、冲击功AKV为23.8 J,组织为回火马氏体。780℃加热淬火达到国标42Cr Mo力学性能的回火工艺为550℃回火,获得的力学性能:Rm为1190 MPa、A为17.6%、Z为64.8%、AKV为94 J,组织为索氏体。40CrMoNbVTi钢860℃加热正火后达到国标42Cr Mo力学性能的回火温度为500℃,获得的力学性能:Rm为1170 MPa、A为13.3%、Z为58.5%、AKV为43.5 J,组织为回火索氏体。40CrMoNbVTi钢780℃淬火550℃回火时,较好的回火保温时间系数为15 min/mm～21 min/mm,获得的力学性能:Rm为1060-1090MPa,A为17-20%,Z为22-56%,AKV为66.4-66.8 J。
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