分析不同熱處理工藝對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼性能的影響

【摘要】在生產(chǎn)加工工藝中，不同的加工工藝，對(duì)加工機(jī)械的影響不同，在耐磨材料加工生產(chǎn)的中的，鉻硅錳馬氏鑄鋼占有重要的位置，鉻硅錳馬氏體鋼的強(qiáng)度高，韌性好，在其加工切削中良好的性能，進(jìn)而在金屬加工中具有良好的市場(chǎng)和應(yīng)用地位。本文針對(duì)不同熱處理工藝對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼性能影響，以及相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行分析研究。

【關(guān)鍵詞】鉻硅錳馬氏體鋼；熱處理；性能分析

引言

馬氏體鋼是金屬加工材料中，非常重要的一類鋼料，馬氏體鋼具體高強(qiáng)度、高韌性，具有良好的焊接性能，是重要的鋼結(jié)構(gòu)材料。經(jīng)過(guò)熱處理工藝處理之后馬氏體鋼的性能，將受到一定的影響。為此本文針對(duì)不同熱處理工藝處理的鉻硅錳馬氏體鋼的性能進(jìn)行分析研究。

1、不同熱處理工藝對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼性能影響的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

鉻硅錳馬氏體鋼中不含有貴重的金屬元素，在市場(chǎng)中價(jià)格較低，因?yàn)殂t硅錳馬氏體鋼具有良好的性能，強(qiáng)度、韌性、淬透性等等較好，所以鉻硅錳馬氏體鋼往往應(yīng)用在重要零件加工生產(chǎn)中。但是馬氏體鋼的受載情況相對(duì)的復(fù)雜，在加工的過(guò)程中，想要提高工件的承受能力，需要對(duì)其進(jìn)行處理，提升承受能力。提升馬氏體鋼的承受能力，需要對(duì)其進(jìn)行硬化處理，傳統(tǒng)的加工處理工藝，是在表面化學(xué)作用處理以及淬火的條件下，完成熱處理，這種熱處理工藝，對(duì)工件的影響非常大，不僅影響工件的表面的美觀，使其變形，還會(huì)影響工件的精度，影響工件的使用壽命。為此需要采用新的熱處理工藝，將鉻硅錳馬氏體鋼的性能提升。為此本文針對(duì)不同的熱處理工藝對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼性能的影響，設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

選擇本次試驗(yàn)中需要使用的鉻硅錳馬氏體鋼鑄件，鑄件中化學(xué)元素的成分見(jiàn)下表。

表一、鉻硅錳馬氏體鋼中化學(xué)元素的成分

化學(xué)成分CCrMnSi雜質(zhì)Fe

含量/%0.26～0.40.70～1.100.70～1.200.95～1.3<0.05余量

2、不同熱處理工藝的選擇

熱處理工藝：常規(guī)熱處理+淬火。

（1）常規(guī)熱處理+淬火：830℃保溫×2h，180℃保溫×0.5h，淬火或者不完全淬火，340℃保溫×1h淬火至室溫，最后對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼件表面進(jìn)行掃描式加熱。

（2）常規(guī)熱處理+淬火：840℃保溫×2h，210℃保溫×0.5h，淬火或者不完全淬火，340℃保溫×1h淬火至室溫，最后對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼件表面進(jìn)行掃描式加熱。

（3）常規(guī)熱處理+淬火：860℃保溫×2h，230℃保溫×0.5h，淬火或者不完全淬火，440℃保溫×1h淬火至室溫，最后對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼件表面進(jìn)行掃描式加熱。

馬氏體鋼有兩種結(jié)構(gòu)，一種馬氏體鋼是硬度大、脆性大，另一種馬氏體鋼是硬度大、韌性好，針對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼的熱處理，其有一定的脆性特征。傳統(tǒng)的熱處理工藝，是先進(jìn)行淬火，在進(jìn)行回火。將回火溫度降低，使得鋼件的抗拉強(qiáng)度在1500MPa～1600MPa，此時(shí)鋼件的塑性降低，鋼件的伸長(zhǎng)率只有3%～6%，而且非常容易產(chǎn)生脆斷。

將傳統(tǒng)熱處理工藝中的回火溫度升高，可以將鉻硅錳馬氏體鋼件的塑性提高，但是鋼件的強(qiáng)度，將出現(xiàn)較大的降低，僅有1000MPa～1100MPa，針對(duì)傳統(tǒng)熱處理工藝，研制出不完全淬火熱處理工藝，在適當(dāng)?shù)那闆r下，提升鉻硅錳馬氏體鋼的塑性和拉伸強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)鑄鋼件的高強(qiáng)度、高韌性和高塑性。本文以常規(guī)熱處理工藝處理后的鋼件性能作為參考，對(duì)不完全淬火熱處理工藝對(duì)鋼件性能的影響進(jìn)行分析。

三種熱處理工藝下的鉻硅錳馬氏體鋼中化學(xué)成分如下表：

表二、鉻硅錳馬氏體鋼熱處理試樣中的化學(xué)成分及含量

化學(xué)成分CSiMnCrPS雜質(zhì)Fe

熱處理工藝（1）0.250.950.710.70≤

0.04≤

0.04<

0.05余量

（2）0.271.000.910.96≤

0.04≤

0.04<

0.05余量

（3）0.401.301.201.10≤

0.04≤

0.04<

0.05余量

3、不同熱處理工藝對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼性能的影響結(jié)果分析

根據(jù)三種不同溫度的熱處理工藝，得出三種熱處理工藝的溫度變化曲線，如下圖1，2，3，三種熱處理工藝的加熱溫度在830～860℃，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，可以全部的實(shí)現(xiàn)奧氏體化處理，然后在180℃～230℃的溫度環(huán)境中對(duì)鋼件進(jìn)行等溫淬火或者是不完全淬火，完成之后，對(duì)鋼件進(jìn)行保溫處理；淬火、保溫處理之后，進(jìn)行升溫，在340℃～430℃的溫度環(huán)境中，讓鉻硅錳馬氏體鋼試樣中的C，從馬氏體向奧氏體中轉(zhuǎn)移擴(kuò)撒，完成轉(zhuǎn)移之后，使鋼件結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定，進(jìn)行最后的一次淬火。

與常規(guī)熱處理工藝相比，本文中使用的熱處理工藝，可以保證鉻硅錳馬氏體鋼的強(qiáng)度，并將鉻硅錳馬氏體鋼的塑性、韌性改善。在最后一次淬火完成之后，將其冷卻，使溫度較低到室溫，然后通過(guò)激光，對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼試樣的表面進(jìn)行處理，這次進(jìn)行的處理使馬氏體鋼試樣表面硬化處理。

經(jīng)過(guò)熱處理工藝處理過(guò)的鉻硅錳馬氏體鋼試樣，在激光的作用下，對(duì)其表面進(jìn)行硬化處理，可以提升馬氏體鋼試樣的表面性能，采用激光的方法，對(duì)馬氏體鋼試樣表面進(jìn)行硬化處理，處理中的加熱和冷卻速度非常的快，而且在溫度急劇變化下，其變形能力較低，激光硬化處理的工作環(huán)境非常的干凈，不需要在對(duì)鋼件進(jìn)行其他的加工工序。

對(duì)三種熱處理工藝處理過(guò)的鉻硅錳馬氏體鋼試樣的性能進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如下表。

表三、熱處理之后鉻硅錳馬氏體鋼性能

性能抗拉強(qiáng)度/MPa伸長(zhǎng)率/%硬度HV

熱處理

工藝（1）165012.0575

（2）173513.2604

（3）171012.9598

從以上結(jié)果中，可以看出馬氏體鋼的強(qiáng)度在保持不變的情況下，其塑性和韌性得到了增強(qiáng)，鉻硅錳馬氏體鋼的拉伸強(qiáng)度在1600MPa以上，其伸長(zhǎng)率在10%以上，而常規(guī)熱處理工藝處理過(guò)的鋼件拉伸強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到，常規(guī)的熱處理工藝，無(wú)法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度與韌性的同時(shí)提高，提升強(qiáng)度，韌性較低，提升韌性，鋼件的強(qiáng)度將下降，本次實(shí)驗(yàn)中采用的熱處理工藝，可以同時(shí)兼顧高強(qiáng)度、高韌性，提升鉻硅錳馬氏體鋼的綜合機(jī)械性能。

小結(jié)

從本次研究中的熱處理工藝和傳統(tǒng)的熱處理工藝對(duì)鉻硅錳馬氏體鋼性能的影響可以看出，傳統(tǒng)的熱處理工藝采用的淬火+回火，而本次試驗(yàn)中采用的熱處理方法是不完全淬火，從熱處理工藝處理后的鋼件性能性進(jìn)行分析，這種熱處理方法有效的提升了鋼件的性能，將傳統(tǒng)熱處理工藝中鋼件的硬度、塑韌性不兼同性質(zhì)，進(jìn)行改善，有效的提升了鋼件的綜合性能，可以將這種熱處理工藝應(yīng)用在鋼件熱處理加工中。