正火(淬火)溫度及回火溫度對ASTM A668 CL.E鋼性能的影響

王維寧

(齊齊哈爾理工職業(yè)學院，黑龍江161042)

正火(淬火)溫度及回火溫度對ASTMA668CL.E鋼性能的影響

王維寧

(齊齊哈爾理工職業(yè)學院，黑龍江161042)

通過研究奧氏體化溫度、冷卻方式、回火溫度對ASTM A668 CL.E鋼強度、塑性及韌性的影響，確定最合理的熱處理工藝為870℃奧氏體化后加速冷卻+670℃回火。

ASTM A668 CL.E鋼；回火溫度；力學性能

ASTM A668 CL.E鋼屬低碳低合金結構鋼，其熱處理工藝通常為正火(允許加速冷卻)+回火。本文主要通過研究實際生產(chǎn)中兩個大鍛件(A件、B件)熱處理參數(shù)(奧氏體化溫度、冷卻方式、回火溫度)對ASTM A668 CL.E鋼強度、塑性及韌性的影響，確定本材質大鍛件最合理的熱處理工藝，最終確保強度和塑韌性的最佳搭配，滿足大鍛件技術條件要求。

1 試驗材料及試驗內(nèi)容

用化學分析儀對ASTM A668 CL.E鋼A件、B件化學成分進行檢測，化學成分見表1。

在實際生產(chǎn)中，A件、B件采取的熱處理工藝見表2，鍛件的性能要求值見表3。

A件、B件實際成分相當于國產(chǎn)35Mn鋼，從表1可得出A件碳當量為0.61，B件碳當量為0.62，A件、B件實際成分相差不大。A件、B件AC1溫度為727℃，AC3溫度為790℃，此材質正常的正火溫度應選擇850±10℃。為提高鍛件強度，A件實際正火溫度選用900℃。第一次回火溫度選用580℃，熱處理后沖擊不合格，然后再經(jīng)610℃、640℃補充回火。B件經(jīng)870℃淬火+640℃回火后，強度和沖擊均合格，但沖擊值較低，為保證B件強度和塑韌性的最佳搭配，又進行670℃補充回火。

表1 化學成分(質量分數(shù)，%)Table 1 Chemical composition(mass fraction,%)

注：A件、B件H含量都為0.5×10-6。

表2 熱處理工藝Table 2 Heat treatment process

表3 性能要求Table 3 Requirements of properties

2 力學性能及金相組織

(1)A件經(jīng)不同溫度回火后的性能檢驗結果見表4。

圖1 A件經(jīng)不同溫度回火后的金相組織Figure 1 Metallographic structure of specimen A after tempering at different temperatures

圖2 B件經(jīng)不同溫度回火后的金相組織Figure2 Metallographic structure of specimen B after tempering at different temperatures

表4 900℃空冷+不同回火溫度后的性能結果Table 4 Results of properties after air cooling at 900℃and tempering at different temperatures

表5 870℃水冷+不同溫度回火后的性能結果Table 5 Results of properties after water cooling at 870℃ and tempering at different temperatures

A件經(jīng)不同溫度回火后的金相組織情況見圖1。

(2)B件經(jīng)不同溫度回火后的性能結果見表5。

B件經(jīng)不同溫度回火后的組織情況見圖2。

3 分析討論

(1)A件經(jīng)900℃正火+580℃、610℃、640℃回火后的強度、塑性均滿足要求，但沖擊值都不合格?；鼗饻囟葟?80℃升至640℃時，屈服強度和抗拉強度均呈下降趨勢，屈服強度下降約10 MPa，下降緩慢。抗拉強度下降約25 MPa。610℃和640℃回火溫度下的強度值基本不變。沖擊值均不合格，隨回火溫度升高，沖擊值反而下降，610℃和640℃回火后的沖擊值相差不大。640℃回火后的組織與580℃、610℃回火后的組織明顯不同，鐵素體含量較少，呈塊狀分布，3個溫度回火后的組織并無明顯異常。

(2)B件經(jīng)870℃水冷+640℃、670℃回火后的強度、塑性、韌性均合格?；鼗饻囟葟?40℃提高到670℃時，屈服強度下降30 MPa，抗拉強度下降45 MPa，塑性指標升高，沖擊值增加約一倍。640℃回火后的組織與670℃回火后的組織相差不大，組織無異常。

(3)900℃正火后無論回火溫度的高低，沖擊均不合格。870℃水冷后沖擊均合格。A件、B件主要差別在于奧氏體化溫度、冷卻速度。A件即使奧氏體化溫度較高，但冷卻速度不夠的情況下沖擊仍不容易合格，之后提高回火溫度補充回火后對沖擊值改善不大。B件冷卻速度足夠大的情況下，提高回火溫度后沖擊值明顯改善。因此，本材質大鍛件為達到技術條件要求，在實際生產(chǎn)中選擇的最合理熱處理工藝應為870℃奧氏體化后加速冷卻+670℃回火。

[1] 夏立芳.鋼的熱處理工藝學.哈爾濱工業(yè)大學出版社，2012.

[2] 康大韜，葉國斌.大型鍛件材料及熱處理.龍門書局，1998.

編輯 杜青泉

1on the Properties of ASTM A668 CL.E Steel

WangWeining

By researching on the influence of austenitizing temperature, cooling method and tempering temperature on the strength, plasticity and ductility of ASTM A668 CL.E steel, it is confirmed that the most reasonable heat treatment process is accelerated cooling after austenitizing at 870℃+tempering at 670℃.

ASTM A668 CL.E steel; tempering temperature; mechanical property

2013—11—12

王維寧(1986—)，女，教師，助工，研究領域：鍛件熱處理教學工作，金相檢驗，超高溫共聚焦激光顯微鏡的設備研究與應用。

TG156

B