ML40Cr熱軋材球化退火工藝實踐

王劉濤，王 強，吳勝付，李 磊

(埃斯科特鋼有限公司 安徽馬鞍山 243001)

ML40Cr鋼是機械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性[1]、[2]，尤其是在汽車零部件領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ML40Cr冷墩鋼絲是生產(chǎn)10.9級螺栓的通用材料，在冷鐓生產(chǎn)前一般需要熱處理，降低材料硬度，提高材料冷鐓性能。

碳化物的球化機理：根據(jù)碳化物球化條件的不同，可以分成四種情況：①低于臨界點Ac1溫度共析碳化物球化；②在稍高于臨界點Ac1下的球化；③形變球化退火；④高溫固溶預(yù)處理的球化。 影響碳化物球化的因素有：化學(xué)成分、原始組織、加熱溫度與保溫時間、冷卻速度及形變的影響[3]、[4]。

圖1 ML40Cr球化退火242工藝

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

現(xiàn)加工二分廠在大規(guī)格ML40Cr冷鐓鋼絲球化退火采用242號工藝，退火后的金相組織如圖2所示。由圖2可知，大部分片狀珠光體分解，呈點狀或球狀。但局部有細片狀珠光體未分解，保持原來的細層狀碳化物形態(tài)，球化等級3級，不滿足國標(biāo)要求。經(jīng)查ML40Cr的Ac1溫度為743℃，而該工藝的加熱溫度高于Ac125℃，在此溫度下還有部分碳化物未分解，這與該鋼中Cr元素有關(guān)。Cr元素降低了碳原子在奧氏體中的擴散系數(shù)，增大珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期和降低轉(zhuǎn)變速度[5]。如果進一步提高加熱溫度，細片狀碳化物的分解改善不大，還會容易出現(xiàn)粗片狀的碳化物，造成過熱組織。

圖2ML40Cr金相組織(242工藝)

2 工藝優(yōu)化實踐

針對242號工藝造成的球化組織不合格，加工二分廠進行了多次工藝調(diào)整，加熱溫度分別調(diào)整到750℃、760℃、775℃，但球化效果不理想，球化等級3級，如圖3所示。在前期生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，分廠采取兩次加熱球化的工藝，工藝號245，其金相組織如圖4，球化等級4級，滿足國標(biāo)要求。兩次加熱球化原理為：第一次加熱時部分碳化物分解，在降溫及保溫過程中分解的碳化物成球。而此時還有局部的細片狀珠光體未分解，因此進行第二次加熱，剩余的細片狀碳化物進行分解，再經(jīng)過第二次降溫及保溫過程，剩余分解的碳化物成球。兩次加熱球化工藝顯著的提高了大規(guī)格ML40Cr鋼的球化率，滿足國標(biāo)要求。

圖3 調(diào)整不同溫度后金相照片

圖4 ML40Cr球化退火245工藝

圖5ML40Cr金相組織(245工藝)

3 結(jié)論

ML40Cr鋼(大規(guī)格)采用一次加熱球化工藝，球化組織3級，不能滿足國標(biāo)要求。

調(diào)整球化加熱溫度至750℃、760℃、775℃，球化效果不理想，球化等級3級。

通過優(yōu)化ML40Cr鋼(大規(guī)格)的球化工藝，采用兩次加熱球化，顯著地提高了ML40Cr鋼的球化率，使球化組織達到4級。