42CrMo圓鋼經(jīng)鍛打調(diào)質(zhì)后金相分析

趙賀楠， 李學(xué)保， 何 果

（寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司， 廣東 韶關(guān) 512123）

試（實）驗研究

42CrMo圓鋼經(jīng)鍛打調(diào)質(zhì)后金相分析

趙賀楠， 李學(xué)保， 何 果

（寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司， 廣東 韶關(guān) 512123）

碳偏析情況不同的42CrMo圓鋼經(jīng)鍛打調(diào)質(zhì)后發(fā)現(xiàn)組織評級不同。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在鍛打工藝及調(diào)質(zhì)工藝不變的情況下，碳偏析情況較好的42CrMo圓鋼經(jīng)鍛打調(diào)質(zhì)后組織評級較好。

42CrMo 鍛造 調(diào)質(zhì) 組織評級

42CrMo鋼具有較高的強(qiáng)度和韌性、較好的淬透性，無明顯的回火脆性，淬火時變形小，調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力[1]。進(jìn)行鍛打調(diào)質(zhì)后對其顯微組織進(jìn)行研究分析，將Φ80 mm圓鋼加熱至1 100℃左右，經(jīng)粗鍛、精鍛及校正成截面20 mm鍛件，對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)工藝處理，調(diào)質(zhì)工藝為：淬火溫度870℃，保溫100 min，回火溫度650℃，保溫180 min。本文研究碳偏析情況不同的42CrMo圓鋼，經(jīng)鍛打成鍛件后，調(diào)質(zhì)工藝不變的情況下其鍛件的顯微組織情況。

1 42CrMo圓鋼材料選擇及分析項目

取碳偏析差異較大的2支Φ80 mm 42CrMo圓鋼，分別標(biāo)記為試樣1、試樣2，在試樣1、試樣2的橫截面進(jìn)行取樣，對其化學(xué)成分、碳偏析情況、金相組織進(jìn)行分析。

1.1 化學(xué)成分

使用ARL3460直讀光譜儀對試樣1、試樣2進(jìn)行光譜檢測，化學(xué)成分見表1。

表142 CrMo圓鋼化學(xué)成分 %

試樣1和試樣2的化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且碳元素含量與其他合金含量基本一致。

1.2 碳偏析情況

分析兩試樣圓鋼橫截面碳元素的分布情況，使用CS844紅外碳硫分析儀對試樣中碳含量進(jìn)行檢測。在試樣1、試樣2的橫截面進(jìn)行取點(diǎn)，取點(diǎn)位置如圖1所示，分別對所取點(diǎn)碳含量的分布情況以及碳偏析的分布情況進(jìn)行比較分析[2]。

圖1 橫截面取點(diǎn)位置分布

所測試樣1、試樣2的碳含量和碳偏析比的分布情況分別如圖2、圖3所示，分別對試樣的的碳偏析情況進(jìn)行分析。

圖2 碳含量分布

圖3 碳偏析比分布

試樣1、試樣2的碳分布情況如圖2所示，碳偏析比情況如圖3所示。試樣1的最大w(C)=0.425%與最小w(C)=0.403%的差值為0.022%；碳偏析比最大值1.023與最小值0.970的差值為0.053。試樣2的最大w(C)=0.450%與最小w(C)=0.385%的差值為0.065%；碳偏析比最大值1.089與最小值0.932的差值為0.157。綜上看出，試樣1橫截面碳元素分布的均勻性要好于試樣2橫截面碳元素分布的均勻性。

1.3 顯微組織

對試樣1、試樣2進(jìn)行橫向取樣，對橫截面進(jìn)行顯微組織分析。試樣經(jīng)拋光腐蝕后，在顯微鏡下觀察其金相組織，試樣1的組織為珠光體+網(wǎng)狀鐵素體如圖4-1所示，試樣2的組織為珠光體+貝氏體+鐵素體如圖4-2所示。試樣1和試樣2的組織為42CrMo正常軋態(tài)組織。

圖4 顯微組織

2 鍛件材料及熱處理工藝

分別在兩試樣上各取1支100 mm長的短試樣，標(biāo)識為鍛件1、鍛件2，對其進(jìn)行鍛打，經(jīng)粗鍛、精鍛及校正成截面為20 mm鍛件后，對鍛件進(jìn)行調(diào)質(zhì)工藝處理，調(diào)質(zhì)工藝為：淬火溫度870℃，保溫100 min，回火溫度650℃，保溫180 min。對鍛件的金相組織進(jìn)行研究分析。

3 鍛件顯微組織分析

鍛件1在橫截面取樣進(jìn)行金相組織分析，由圖5可知，鍛件1的金相組織為回火索氏體+鐵素體。按《GB/T 13320—2007鋼質(zhì)模鍛件金相組織評級圖及評定方法》標(biāo)準(zhǔn)評級，鍛件1的金相組織評級為2級。

圖5 鍛件1鍛件顯微組織

圖6 鍛件2鍛件顯微組織

鍛件2在橫截面取樣進(jìn)行金相組織分析，由圖6可知，鍛件2的金相組織為回火索氏體+條狀及塊狀鐵素體。按《GB/T13320—2007鋼質(zhì)模鍛件金相組織評級圖及評定方法》標(biāo)準(zhǔn)評級，鍛件2的金相組織評級為4級。

鍛件1的2級金相組織回火索氏體+鐵素體相對于鍛件2的4級金相組織回火索氏體+條狀及塊狀鐵素體好。

4 分析和總結(jié)

1）鍛件1的金相組織為回火索氏體+鐵素體。按《GB/T 13320—2007鋼質(zhì)模鍛件金相組織評級圖及評定方法》標(biāo)準(zhǔn)評級，鍛件1的金相組織評為2級，優(yōu)于鍛件2的4級金相組織回火索氏體+條狀及塊狀鐵素體。

2）試樣1和試樣2的化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。試樣1的碳偏析狀況較試樣2的碳偏析狀況好。試樣1與試樣2的金相組織均為正常軋態(tài)組織。

3）鍛件2中存在條狀及塊狀鐵素體，鐵素體的產(chǎn)生有兩種情況：一是加熱不充分，形成原始組織因奧氏體化不充分遺留的未溶鐵素體；另一種情況是冷卻強(qiáng)度不足形成的先共析鐵素體。從組織形貌觀察，鍛件2組織中的條塊狀鐵素體為先共析鐵素體，是由不穩(wěn)定的過冷奧氏體在淬火時由A3線冷卻到A1線時析出的。隨著奧氏體中碳含量的增加，碳曲線逐漸右移，過冷奧氏體的穩(wěn)定性也增高，越來越不容易分解[2]。鍛件2中碳含量高的位置不易析出先共析鐵素體，碳含量低的位置易析出先共析鐵素體。原材料的碳偏析是導(dǎo)致鍛件2的組織存在條塊狀鐵素體的主要原因。因此改善鍛件原材料的碳偏析狀況可有效改善鍛件的金相組織評級。

[1] 王貞之.簡明熱處理手冊[M].北京：中國工業(yè)出版社，1966：17-24.

[2] 葉宏.金屬材料與熱處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：20.

（編輯：王瑾）

Metallographic Analysis of 42CrMo Round Steel after Forging, Quenching and Tempering

ZHAO Henan,LI Xuebao,HE Guo
（Baosteel Special Steel Shaoguan Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512123）

Different organization ratings are found in 42CrMo round steel with different carbon segregation after forging, quenching and tempering.On basis of the forging process and tempering process,the organization rating in 42CrMo round steel with different carbon segregation will be better after forging,quenching and tempering.

42CrMo,forging,tempering,organization rating

TG113.12

A

1672-1152（2017）03-0015-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.06

2017-05-05

趙賀楠（1989—），女，工學(xué)碩士，畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)，特鋼產(chǎn)品工程師。