熱處理工藝對30CrMnSiA組織

1、熱處理工藝對30CrMnSiA組織與性能的影響學(xué) 科：材料成型及控制工程本 科 生：康仕高 （簽名） 指導(dǎo)老師：鄒軍濤 講師 （簽名） 摘 要本文通過對30CrMnSiA復(fù)合鋼進行的不同工藝條件下的熱處理。研究30CrMnSiA在不同的熱處理狀態(tài)及不同的熱處理溫度下組織與性能的轉(zhuǎn)化情況。采用金相光學(xué)顯微鏡觀察其顯微組織，并用X射線衍射儀分析30CrMnSiA組織中的物相變化，測量不同熱處理條件下鋼的性能。研究結(jié)果表明：(1)30CrMnSiA鋼在1100-1160高溫退火過程中，隨著退火溫度的升高，鋼組織中的晶粒尺寸增大，但其硬度先下降后急劇上升。(2)30CrMnSiA鋼在820-880不同

2、溫度淬火處理條件下，硬度隨著溫度升高而逐漸升高，不同介質(zhì)條件下淬火后，空冷后硬度較低而冷水淬火后硬度高達(dá)HRC50。(3)30CrMnSiA鋼在520回火處理下，組織中部分馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，鋼的硬度下降塑性上升。關(guān)鍵詞：高溫退火，淬火，回火，30CrMnSiA鋼，淬火介質(zhì)Effect of heat treatment on Microstructure and properties of 30CrMnSiASubject: material forming and controlName：S.G.Kang (Signature) Supervisor: ZouJunTao (Signatu

3、re) AbstractIn this paper, through different heat treatment conditions on 30CrMnSiA composite steel. Transformation of the microstructure and properties of the different heat treatments and different heat treatment temperature of 30CrMnSiA. The microstructure was observed by means of optical microsc

4、ope, X-ray diffraction analysis and 30CrMnSiA in phase change, measured in different heat treatment conditions the performance of steel. The results show that:(1)30CrMnSiA steel at 1100 -1160 high temperature annealing process, with the increase of annealing temperature, the grain size in the struct

5、ure of steel increases, but the hardness decreased first and then increased sharply.(2) 30CrMnSiA steel at 820 -880 temperature quenching conditions, the hardness increases with the increase of temperature, different media conditions after quenching, air-cooled low hardness and water quenching hardn

6、ess up to HRC50.(3) 30CrMnSiA steel during tempering at 520 , part of body to austenite martensite, hardness decreased plasticity increase.Keywords: High-temperature annealing, quenching, tempering, 30CrMnSiA steel, quenching mediu第一章 前 言1.1調(diào)質(zhì)鋼所謂調(diào)質(zhì)鋼，一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳鋼。一般用這類鋼制作的零件要求具有很好的綜合機械性能，即在保持

7、較高的強度的同時又具有很好的塑性和韌性，人們往往使用調(diào)制處理來達(dá)到這個目的，所以人們習(xí)慣上就把這一類鋼稱作調(diào)質(zhì)鋼。各類機器上的結(jié)構(gòu)零件大量采用調(diào)質(zhì)鋼，是結(jié)構(gòu)鋼中使用最廣泛的一類鋼。淬火成馬氏體后在500650之間溫度范圍內(nèi)回火的調(diào)質(zhì)處理用鋼。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼的強度、塑性及韌性有良好的配合。調(diào)質(zhì)鋼的成分是含碳0.25%0.5%碳素鋼或低合金鋼和中合金鋼，調(diào)質(zhì)處理后的金相組織是回火索氏體。各類機器上的結(jié)構(gòu)零件大量采用調(diào)質(zhì)鋼，是結(jié)構(gòu)鋼中使用最廣泛的一類鋼。應(yīng)用最廣的調(diào)質(zhì)鋼有鉻系調(diào)質(zhì)鋼(如40Cr、40CrSi)、鉻錳系調(diào)質(zhì)鋼(如40CrMn)、鉻鎳系調(diào)質(zhì)鋼(如40CrNiMo、37CrNi3A)、含

8、硼調(diào)質(zhì)鋼等。中碳調(diào)質(zhì)鋼碳含量0.30.5%，并含有一種或幾種合金元素，具有較低或中等的合金化程度。鋼中合金元素的作用主要是提高鋼的淬透性和保證零件在高溫回火后獲得預(yù)期的綜合性能。熱處理工藝是在臨界點以上一定溫度加熱后淬火成馬氏體，并在500-650回火。熱處理后的金相組織是回火索氏體。這種組織具有強度、塑性和韌性的良好配合。中碳調(diào)質(zhì)鋼的質(zhì)量要求：除一般的冶金方面的低倍和高倍組織要求處，主要為鋼的力學(xué)性能以及與工作可靠性和壽命密切相關(guān)的冷脆性轉(zhuǎn)變溫度、斷裂韌性和疲勞抗力等。在特定條件下，還要求具有耐磨性、耐蝕性和一定的抗熱性。由于調(diào)質(zhì)鋼最終采用高溫回火，能使鋼中應(yīng)力完全消除，鋼的氫脆破壞傾向性小

9、，缺口敏感性較低，脆性破壞抗力較大，但也存在特有的高溫回火脆性。大多數(shù)調(diào)質(zhì)鋼為中碳合金結(jié)構(gòu)，屈服強度（0.2）在490-1200Mpa。以焊接性能為突出要求的調(diào)質(zhì)鋼，為低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，屈服強度（0.2）一般為490-800Mpa，有很高的塑性和韌性。少數(shù)沉淀硬化型調(diào)質(zhì)鋼，屈服強度（0.2）可到1400Mpa以上，屬高強度和超高強度調(diào)質(zhì)鋼。中碳調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能：1 合金元素對力學(xué)性能的影響淬透性能相同的鋼調(diào)質(zhì)到相同硬度時，抗拉強度基本相同，硬度與抗拉強度大致成直線關(guān)系。各種成分的合金鋼調(diào)質(zhì)到各種硬度值時，硬度值為400HB(抗拉強度約為1400MPa)時，屈強比值最高，約為0.9，淬火狀態(tài)的組織

10、對屈強比有很大影響。調(diào)整增加鋼材淬透性的合金元素的含量，可以得到相同的淬透性能，得到相同的抗拉強度和屈服強度。因此，在選擇合金元素時應(yīng)優(yōu)先選擇增加淬透性能作用顯著而價格較低的元素，如硼、錳、鉻等。但是合金元素不同的鋼要調(diào)質(zhì)到相同的硬度所采用的回火溫度各不相同，即各種鋼的抗回火性能不同。淬透性能相同的鋼調(diào)質(zhì)到相同硬度時，抗拉強度和屈服強度雖基本相同，但是脆性破壞傾向差別很大，低溫沖擊試驗尤為明顯。成分不同的鋼調(diào)質(zhì)后硬度與疲勞極限的關(guān)系不同。硬度在35HRC以下時疲勞極限和硬度成直線關(guān)系，疲勞極限的波動范圍為130MPa。硬度超過35HRC時，疲勞極限的波動范圍變寬。如硬度為55HRC時，疲勞極限

11、的波動范圍達(dá)380MPa。2 調(diào)質(zhì)零件硬度的確定零件的淬透情況相同時，調(diào)質(zhì)后的硬度即可反映零件的屈服強度與抗拉強度，因此零件圖紙和技術(shù)條件一般只規(guī)定硬度數(shù)值。只有很重要的零件才規(guī)定其他力學(xué)性能指標(biāo)。調(diào)質(zhì)零件硬度的確定，必須考慮到制造工藝的要求和使用時的載荷條件。從制造工藝考慮，希望零件在毛坯狀態(tài)調(diào)質(zhì)，而后進行切削加工和裝配。這樣零件熱處理時產(chǎn)生的變形和脫碳在以后的切削加工中加以消除。但是采用這種制造程序的零件，其硬度不能過高，一般不超過300HB，個別的不超過350HB，否則對切削加工不利。要求硬度更高的零件(如有的汽車半軸要求硬度為341415HB，只能先切削加工，然后再進行調(diào)質(zhì)處理，這時零

12、件加熱時應(yīng)防止脫碳和變形，有時熱處理后要增加校直工序。小批量或單件生產(chǎn)的零件，切削加工所允許的硬度可以適當(dāng)提高。確定調(diào)質(zhì)零件硬度時還必須考慮到生產(chǎn)的特點，小批單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，不同零件可以選定不同的硬度，大批量流水生產(chǎn)的工廠希望大部分零件的硬度范圍一致或固定在幾個硬度范圍內(nèi)，這對組織熱處理生產(chǎn)有很大的方便。從零件使用角度考慮，確定調(diào)質(zhì)零件的硬度時要注意到零件的工作條件和零件的形狀。一般的講，硬度值高，抗拉強度、屈服強度和光滑樣品的疲勞強度都高，但是塑性指標(biāo)降低，脆性破壞傾向和應(yīng)力集中的敏感性增加，因此，當(dāng)零件上有起應(yīng)力集中作用的缺口(花鍵、槽或斷面變化大)時，為使應(yīng)力分布均勻、減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，

13、這時較低的硬度反而可以獲得較高的疲勞性能。中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性能：預(yù)熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施，預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。通常，35和 45鋼的預(yù)熱溫度為150250含碳量再高或者因厚度和剛度很大，裂紋傾向大時，可將預(yù)熱溫度提高至250400。若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時，可進行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各150200mm。焊條條件許可時優(yōu)先選用堿性焊條。坡口形式將焊件盡量開成U形坡口式進行焊接。如果是鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應(yīng)圓滑，其目的是減少母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。焊接工

14、藝參數(shù)由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達(dá)30%左右，所以第一層焊縫焊接時，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。焊后熱處理焊后最好對焊件立即進行消除應(yīng)力熱處理，特別是對于大厚度焊件、高剛性結(jié)構(gòu)件以及嚴(yán)厲條件下（動載荷或沖擊載荷）工作的焊件更應(yīng)如此。消除應(yīng)力的回火溫度為600650。若焊后不能進行消除應(yīng)力熱處理，應(yīng)立即進行后熱處理。1.2中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱處理工藝調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展和應(yīng)用的勢頭異常迅猛。特別是從20世紀(jì)60年代末以來，全世界鋼產(chǎn)量基本保持年4%的增長率，調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用范圍逐步擴大到了國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。調(diào)質(zhì)鋼之所以能得到如此迅猛的發(fā)展，一個重要的原因是其具有耐蝕，耐熱性。調(diào)

15、質(zhì)鋼的熱處理工藝的優(yōu)劣對調(diào)質(zhì)鋼的耐蝕，耐熱性有很大的影響，而且對調(diào)質(zhì)鋼的加工性能起著決定性的作用。因此，調(diào)質(zhì)鋼的熱處理工藝在調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)過程中一直處于十分重要的地位。調(diào)質(zhì)鋼熱處理的特點：調(diào)質(zhì)鋼的熱處理是為了改變其物理性能，力學(xué)性能，殘余應(yīng)力及回復(fù)由于預(yù)先加工和加熱受到嚴(yán)重影響的抗腐蝕能力，以便得到最佳的使用性能或者使調(diào)質(zhì)鋼能夠進行進一步的冷、熱加工。所謂的熱處理就是針對不同組織，不同類型的調(diào)質(zhì)鋼進行相應(yīng)的退火、淬火、回火、正火等處理。調(diào)質(zhì)鋼是一種特殊的鋼種，鋼中鎳、鉻含量較高，由于鎳、鉻等合金化元素的存在，其熱處理具有普通鋼熱處理所不具備的特點：加熱溫度較高，加熱時間也較長。導(dǎo)熱率較低，在低溫

16、時溫度均勻性差。爐內(nèi)氣氛控制很重要，要防止出現(xiàn)滲碳、滲氮以及脫碳和氧化現(xiàn)象。鋼的表面光澤對產(chǎn)品使用及價格有決定性的影響，熱處理時產(chǎn)生的氧化皮將嚴(yán)重影響表面光澤。要確保避免鋼的表面的劃傷及防止熱處理產(chǎn)生的變形。調(diào)質(zhì)鋼可分為低淬透性調(diào)質(zhì)鋼、中淬透性調(diào)質(zhì)鋼、較高淬透性調(diào)質(zhì)鋼、高淬透性調(diào)質(zhì)鋼這幾類的熱處理無論是處理方法還是目的都不盡相同。完全退火狀態(tài)較軟，易于再加工。通過適當(dāng)?shù)臅r效處理可獲得要求的力學(xué)性能。1.3 30CrMnSiA基本性質(zhì)及用途30CrMnSiA屬中碳，強度高，焊接性能較差。30CrMnSiA調(diào)質(zhì)后有很高的強度和足夠的韌性，淬透性也好。調(diào)質(zhì)后該材料做砂輪軸，齒輪，鏈輪都可以。30Cr

17、MnSiA具有良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。用于軸類、活塞類零配件等。用于汽車、飛機各種特殊耐磨零配件等。主要化學(xué)成分包括碳 C ：0.28%0.34%，硅 Si：0.90%1.20%，錳Mn0.80%1.10%，硫 S ：允許殘余含量0.025%，磷 P ：允許殘余含量0.025%，鉻 Cr：0.80%1.10%，鎳 Ni：允許殘余含量0.030%，銅 Cu：允許殘余含量0.025%。30CrMnSiA是中碳調(diào)質(zhì)鋼，碳量0.25%0.60%的碳素鋼。有鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼等多種產(chǎn)品。除碳外還可含有少量錳(0.70%1.20%)。按產(chǎn)品質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

18、。熱加工及切削性能良好，焊接性能較差。強度、硬度比低碳鋼高，而塑性和韌性低于低碳鋼。可不經(jīng)熱處理，直接使用熱軋材、冷拉材，亦可經(jīng)熱處理后使用。淬火、回火后的中碳鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55(HB538)，b為6001100MPa。所以在中等強度水平的各種用途中，中碳鋼得到最廣泛的應(yīng)用，除作為建筑材料外，還大量用于制造各種機械零件。1.4 本課題研究內(nèi)容熱處理制度決定鋼的組織和晶粒度，探究在不同的熱處理工藝及處理溫度下，30CrMnSiA的晶粒長大以及相組成變化情況，材料的力學(xué)性能以及耐蝕性等均與組織有很大關(guān)系，測定各個熱處理條件下不同組織的性能后，可得到退火，淬火

19、，回火不同的熱處理工藝對此種鋼組織與性能的影響，確定此鋼的最佳熱處理制度。第二章 試驗方法2.1 試驗?zāi)康拇_定30CrMnSiA的熱處理制度以及其強化方式，退火、淬火、回火3種不同的熱處理工藝，使其性能達(dá)到使用要求。2.2 試驗步驟 對30CrMnSiA進行熱處理1將試樣分別加熱至1100、1120、1140、1160并保溫1小時，隨爐冷卻至室溫，進行高溫退火處理；2將1120退火試樣分別加熱至820、840、860、880進行淬火處理，淬火介質(zhì)：油；3將在1120退火試樣在860進行淬火，淬火介質(zhì)分別為：冷水、油、空冷、熱水；4將進行淬火處理的試樣在520下保溫1小時，空冷至室溫，進行回火處

20、理； 磨樣、拋光、腐蝕將熱處理后的30CrMnSiA試樣分別用200、400、600、800、1000、1200#砂紙打磨，隨后運用拋光液在拋光機上對試樣進行粗拋以及精拋，最后用三氯化鐵溶液腐蝕試樣表面。 分析組織采用金相光學(xué)顯微鏡觀察其顯微組織，并用X射線衍射儀分析30CrMnSiA組織的物相變化。 測量試樣性能分別測量不同熱處理工藝條件下試樣的硬度、密度以及晶粒尺寸。試驗流程如圖2-1所示：試樣熱處理（高溫退火、淬火、回火）磨樣、拋光、腐蝕 金相顯微光鏡X射線衍射分析2.3 試驗所用設(shè)備FA-2004型分析電子天平；ZRS-18Q型微機程控真空高溫?zé)Y(jié)爐；SK-2.5-13型單管定炭爐；D

21、/max-2500型X射線衍射儀；DSC-204F1型差示掃描熱量儀； SX-12-10型箱式電阻爐；OLMPUS-BX51光學(xué)顯微鏡；XJB-1型立式金相顯微鏡。第三章實驗結(jié)果及分析3.1 退火對30CrMnSiA組織性能的影響 30CrMnSiA的退火退火目的是為了均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，并未淬火作組織上的準(zhǔn)備。30CrMnSiA硬度較大，性能穩(wěn)定，所以退火加熱溫度較高，加熱時間也較長。 30CrMnSiA退火工藝具體操作研究退火工藝及不通過處理溫度對30CrMnSiA的相組織、晶粒長大情況、硬度以及密度的影響。高溫退火

22、時爐內(nèi)氣氛控制很重要，要防止出現(xiàn)滲碳、滲氮和過氧化現(xiàn)象，所以在1100、1120、1140、1160退火時，使用真空燒結(jié)爐處理試樣，加熱到所需溫度保溫1h后，隨爐冷卻至室溫，然后取出。 退火處理后30CrMnSiA的晶粒分別在1100、1120、1140、1160條件下退火后的試樣經(jīng)打磨、拋光以及腐蝕后，為了分析30CrMnSiA的晶粒尺寸變化情況，用金相顯微光鏡分析，分析結(jié)果如圖3-1和3-2所示：(b) (c) (d) (a) 圖3-1 30CrMnSiA在高溫退火處理后的晶粒變化（a）1100（b）1120（c）1140（d）1160(a)(b)(c)(d)圖3-2 30CrMnSiA在

23、高溫退火處理后的晶粒變化（1000X）（a）1100（b）1120（c）1140（d）1160由圖3-1和3-2的金相組織可以看出，退火溫度較低時晶粒比較細(xì)小，晶界比較清晰，隨溫度升高，部分晶粒之間發(fā)生晶界融合現(xiàn)象，晶粒逐漸長大。 30CrMnSiA退火后相分析為了更清楚了解高溫退火后30CrMnSiA晶粒內(nèi)組織變化，對退火后的30CrMnSiA進行了XRD分析，分析結(jié)果如圖3-3所示：圖3-3 30CrMnSiA在高溫退火處理后的XRD分析表3-1退火后30CrMnSiA的硬度、密度從圖3-3可以看出經(jīng)與Fe-CrPDF比對試樣110面相44.6002接近Fe-Cr44.484;試樣200面

24、相64.873與Fe-Cr64.777接近；試樣211面相82.315與Fe-Cr81.983接近。試樣經(jīng)退火后Fe-Cr相晶面衍射強度逐漸增強，30CrMnSiA經(jīng)退火后組織主要由大量奧氏體以及少量馬氏體組成；30CrMnSiA晶粒中有Cr-Fe-O相析出。3.1.5退火后30CrMnSiA的硬度、密度溫度1100112011401160壓痕平均直徑mm1.912.01.911.80硬度HBW252229252285密度g/cm7.93667.95777.94187.9226分別測量了30CrMnSiA退火后的硬度和密度，測量結(jié)果列于表3-1中；硬度、密度隨退火溫度的變化如圖3-4所示：圖3

25、-4退火后30CrMnSiA的硬度及密度圖3-4顯示隨著退火溫度的升高，硬度呈開口向上的拋物線規(guī)律變化，從1100-1120逐漸減小，1120達(dá)到最小值，隨后溫度升高硬度逐漸增加；密度與硬度的變化相反，隨退火溫度的升高，密度呈開口向下的拋物線規(guī)律變化，從1100-1120退火時，Cr-Fe-O相逐漸溶于奧氏體中，所以硬度逐漸減小，而密度逐漸增大；在1120-1160退火時，奧氏體中有大量Cr-FeO相析出，致使30CrMnSiA的硬度增加，密度減小。3.1.6退火對30CrMnSiA組織與性能影響的結(jié)論晶粒尺寸隨退火溫度的升高逐漸增大；隨退火溫度的升高，硬度呈開口向上的拋物線規(guī)律變化，從110

26、0-1120逐漸減小，至1120達(dá)到最小值，隨后隨溫度升高硬度逐漸增加；密度與硬度的變化相反，隨退火溫度的升高，密度呈開口向下的拋物線規(guī)律變化，從1100-1120逐漸增加，至1120到達(dá)最大值，隨后隨溫度的升高密度逐漸減小。從金相組織可以看出，退火溫度較低時，晶粒比較細(xì)小，境界比較清晰，隨著退火溫度的升高，部分晶粒之間發(fā)生晶界融合現(xiàn)象，晶粒逐漸長大，隨晶粒的長大，材料的強度、硬度、塑性和韌性都會下降。 3.2 淬火對30CrMnSiA組織性能的影響 淬火的目的淬火主要是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配以不同回火溫度獲得各種需要的性能。30CrMnSiA常溫下主要是由大量奧氏體相和

27、少量馬氏體相組成的，通過淬火可以獲得更多的馬氏體組織，從而達(dá)到提高硬度的效果，實驗分2組，2組都取1120退火后試樣分別進行淬火，1組在820、840、860、8804個溫度進行油淬；另1組在860下分別進行空冷、油淬、冷水淬、熱水淬。 淬火工藝的具體操作本文主要探究淬火工藝對30CrMnSiA的相組成、硬度以及密度的影響。第一組實驗分別在820、840、860、880下進行，用XX爐處理，首先將試樣加熱到所需溫度，然后保溫30min，隨后迅速取出，放入油中淬火。第二組實驗在860下保溫30min，隨后迅速取出，分別放入油中、冷水中、熱水中和室溫中淬火。 淬火后30CrMnSiA的晶粒分別在8

28、20、840、860、880條件下油淬后的試樣經(jīng)打磨、拋光以及腐蝕后，為了分析30CrMnSiA的晶粒尺寸變化情況，用金相顯微光鏡分析，分析結(jié)果如圖3-5和3-6所示：(a)(b)(c)(d)圖3-5 820、840、860、880條件下油淬的組織（1000X）（a）820（b）840（c）860（d）880(a)(b)(c)(d)圖3-6 820、840、860、880條件下油淬的組織（500X）（a）820（b）840（c）860（d）880在860下分別進行空冷、油淬、熱水淬、冷水淬的試樣經(jīng)打磨、拋光以及腐蝕后，為了分析30CrMnSiA的晶粒尺寸變化情況，用金相顯微光鏡分析，分析結(jié)果如

29、圖3-7和3-8所示：(a)(b)(c)(d)圖3-7 860空冷、油淬、熱水淬、冷水淬的組織（1000X）（a）空冷（b）油淬（c）冷水淬（d）熱水淬(a)(b)(c)(d)圖3-8 860空冷、油淬、熱水淬、冷水淬的組織（500X）（a）空冷（b）油淬（c）冷水淬（d）熱水淬 30CrMnSiA淬火后相分析為了分析30CrMnSiA淬火后的組織變化，淬火后不銹鋼經(jīng)打磨、拋光、腐蝕之后，對860油淬試樣進行XRD分析,分析結(jié)果如圖3-9所示圖3-9 30CrMnSiA在油淬處理后的XRD譜從圖3-9 30CrMnSiA的XRD分析可以中看出，經(jīng)與Fe-CrPDF比對試樣110面相44. 09

30、0接近Fe-Cr44.484;試樣200面相64.88167與Fe-Cr64.777基本重合；試樣211面相82.258與Fe-Cr81.983接近。固溶狀態(tài)下，奧氏體組織中有Cr-Fe-O相析出。3.2.5淬火后30CrMnSiA的硬度和密度淬火后分別測量了30CrMnSiA的硬度和密度，測量結(jié)果見表3-2及表3-3，硬度和密度隨溫度變化關(guān)系圖見圖3-10和3-11以及圖3-12溫度（）820840860880硬度HRC37.54046.7547密度（g/cm）7.95647.94397.91547.8903表3-31120退火+不同介質(zhì)下淬火的硬度及密介質(zhì)空冷油淬熱水淬冷水淬硬度HRC25

31、.746.754950密度（g/cm）7.93387.91547.90197.9177表3-21120退火+不同溫度下油淬的硬度及密度由表3-2可以看出試樣硬度隨著淬火溫度的升高而升高而密度變化相反；表3-3可以看出冷水淬后硬度最高達(dá)到HRC50而空冷后硬度最低只有HRC25.7。圖3-10 1120退火+不同溫度下油淬的硬度及密度圖3-11 1120退火+860不同介質(zhì)下淬火的硬度圖3-12 1120退火+860不同介質(zhì)淬火的密度從圖3-9可以看出，隨著淬火溫度的升高，30CrMnSiA的硬度表現(xiàn)為逐漸上升的趨勢，880達(dá)到最大值。而密度變化規(guī)律相反，這是由于在820-880淬火過程中馬氏體

32、含量增加，使得硬度上升，密度下降；介質(zhì)的不同對淬火后硬度有顯著影響，冷水淬后硬度最大，空冷后最小。3.2.6淬火對試樣組織與性能影響的結(jié)論隨著淬火溫度的升高，30CrMnSiA的硬度表現(xiàn)為逐漸上升的趨勢，而密度變化規(guī)律相反。3.3 回火對30CrMnSiA組織與性能的影響3.3.130CrMnSiA的回火回火的目的主要是減少或消除淬火應(yīng)力，保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，提高鋼的韌性和塑形，獲得硬度、強度、塑形和韌性的適當(dāng)配合，以滿足各種用途工件的性能要求。30CrMnSiA經(jīng)淬火處理后組織不穩(wěn)定，脆性很大，施以520回火，使不銹鋼組織趨于穩(wěn)定，并且促使部分奧氏體相馬氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，提高不銹鋼的硬度。3.3

33、.2實驗具體操作本文主要探究回火工藝及其處理溫度30CrMnSiA的相組成、硬度以及密度的影響。實驗是將在1120退火后所有進行淬火的試樣在520下回火，回火是在真空管式爐中進行的，加熱至所需溫度后保溫1h，隨后取出于空氣中冷卻至室溫。3.3.330CrMnSiA回火后金相分析不同淬火處理后試樣經(jīng)回火處理后，經(jīng)光學(xué)顯微鏡分析，分析結(jié)果列于圖3-13圖3-14所示：(b)(c(d)(a)圖3-13 1120退火后860不同介質(zhì)淬火后再520回火后的組織形態(tài)1000X（a）空冷（b）油淬（c）冷水淬（d）熱水淬(a)(b)(c)(d)圖3-14 1120退火后不同溫度油淬后再520回火后的組織形態(tài)

34、1000X（a）820（b）840（c）860（d）880從圖3-13、圖3-14可以看出,30CrMnSiA回火之后組織中含有大量板條狀馬氏體。為進一步了解回火后30CrMnSiA的組織情況，對其進行XRD分析，分析結(jié)果如圖3-15：圖3-15 1120退火+860油淬+520回火的XRD譜從圖3-15看出，經(jīng)與Fe-CrPDF比對試樣110面相44.726接近Fe-Cr44.484;試樣200面相65.12與Fe-Cr64.777接近；試樣211面相80.006與Fe-Cr81.983接近?；鼗鸷笤嚇咏M織主要是馬氏體，除此之外還有少量奧氏體；隨回火溫度升高，有部分馬氏體轉(zhuǎn)化為奧氏體，但硬度

35、變化不大。3.3.4回火后30CrMnSiA的硬度和密度、延伸率以及抗拉強度回火后分別測量了30CrMnSiA的硬度和密度，測量結(jié)果列于表3-4、表3-5硬度與密度隨回火溫度不同的變化關(guān)系如圖3-16和圖3-17所示：淬火介質(zhì)空冷油淬熱水淬冷水淬強度Mpa839.071194.421383.141268.52延伸率24.6%13.1%13%11.8%硬度HRC16.75302536.7529密度（g/cm）7.81197.83277.85787.8570表3-4 860不同淬火介質(zhì)下且520回火試樣的硬度，延伸率以及抗拉強度淬火溫度（）820840860880強度Mpa1138.91199.2

36、91194.421159.51延伸率11.8%10.9%13%12.8%硬度HRC32.752530.2532.25密度（g/cm）7.81167.84187.83277.8127表3-5不同溫度下油淬且520回火試樣的硬度，延伸率以及抗拉強度圖3-16 不同溫度下油淬且520回火試樣的硬度及密度圖3-17 不同溫度下油淬且520回火試樣的抗拉強度和延伸率圖3-18 不同溫度下油淬且520回火試樣的抗拉強度和延伸率；密度和硬度由圖可知回火后硬度減小，密度變化不顯著，空冷淬火試樣回火后強度最低只有830.07Mpa而延伸率最高達(dá)到24.6%；冷水淬試樣回火后強度最高達(dá)到1383.14Mpa，而熱水淬試樣回火后延伸率最低只有11.8%。3.3.5回火對30CrMnSiA