淺析熱處理工藝對(duì)稀土低合金鋼組織和性能的影響

摘 要：對(duì)稀土低合金鋼采用不同溫度的熱處理工藝，觀察研究其組織和性能在不同熱處理工藝下的變化和規(guī)律。結(jié)果表明，低合金鋼的主要組織為索氏體和鐵素體，在熱處理過(guò)程中保持了馬氏體取向。退火+調(diào)質(zhì)后的鐵素體組織為條狀，正火+調(diào)質(zhì)后的鐵素體組織為針狀，組織較細(xì)，與不同的熱處理制度相比，正火+調(diào)質(zhì)試樣在回火溫度 560℃條件時(shí)沖擊抗力最好的。因此，在采用熱處理對(duì)稀土低合金剛組織和性能進(jìn)行提升的時(shí)候，可以采用合理的熱處理工藝有效地提高鋼的強(qiáng)度和韌性。在實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)不同的性能要求選擇不同的熱處理方法。

關(guān)鍵詞：人處理工藝;稀土;低合金鋼;組織;性能

隨著我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化開采技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷完善，大型機(jī)械化開采設(shè)備正朝著生產(chǎn)效率高、使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展，安全可靠這是刮板輸送機(jī)皮帶在煤礦生產(chǎn)中的一個(gè)重要裝置。中間槽是刮板輸送機(jī)的本體和物料儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)。其性能直接影響刮板輸送機(jī)的可靠性和耐久性，進(jìn)一步提高設(shè)備和金屬材料的整體性能是煤礦機(jī)械合金集約化生產(chǎn)市場(chǎng)的迫切需要。合金化和熱處理是提高鋼結(jié)構(gòu)整體性能的兩種有效途徑，低合金鋼Zg30Mnsimo是常用于中間螺母主體側(cè)和破碎機(jī)錘體側(cè)的材料。稀土是一種具有高化學(xué)活性的元素[1]。溶解在鋼液中后與氮、氫、氧、硫、磷等雜質(zhì)有很強(qiáng)的親和力和吸附性。溶解在鋼中的稀土通過(guò)擴(kuò)散機(jī)制在晶界附近富集，晶界得到強(qiáng)化，晶界雜質(zhì)的偏離可以提高鋼的耐磨性和切削加工性等與晶界有關(guān)的性能，本文采用不同熱處理工藝對(duì)添加符合稀土低合金鋼組織和性能的影響，幫助工業(yè)了解其變化規(guī)律，從而能得到合理應(yīng)用。

一、試驗(yàn)材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)是以z30Mnsimo為基體，添加稀土復(fù)合材料改性的低合金鋼，采用5噸堿性氧化法熔煉，在添加量為0.4%的袋中開孔法添加稀土，并以標(biāo)準(zhǔn)鑄造硅藻土試棒為試件進(jìn)行澆注。用德國(guó)QSN750型真空直讀光譜儀對(duì)樣品的化學(xué)成分進(jìn)行了分析。分析結(jié)果見表1。本試驗(yàn)所用材料特別適用于中槽和壓錘，鉬、釩、鉻等能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，起沉淀硬化和谷類加工作用的強(qiáng)碳化物元素。軌道銅不利于塑性和韌性，但它有利于腐蝕和耐磨性，使介質(zhì)槽在惡劣環(huán)境中的耐久性得以提高。通過(guò)合金化，可以從細(xì)小的晶粒中獲得溫度。同時(shí)，合金元素制成的碳化物能在一定程度上抑制裂紋的連續(xù)擴(kuò)展，使槽材具有較好的強(qiáng)度和韌性，滿足刮板輸送機(jī)運(yùn)行中介質(zhì)槽的機(jī)械獨(dú)立性要求[2]。

（二）熱處理工藝

樣品在sx-4-10電阻爐中熱處理。有六種熱處理方案，預(yù)處理采用退火和正火，淬火過(guò)程相同，即在920℃下保持4個(gè)小時(shí)之后再后從窯中冷卻水，水溫約為15 ℃;在回火的是時(shí)候一般采用560℃左右（不超過(guò)20℃），回火之后進(jìn)行空冷。

（三）試驗(yàn)方法

通過(guò)顯微鏡對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理工藝之后的稀土低合金鋼的組織進(jìn)行觀察，利用SHSHT4106型1000kN 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和JB-30B擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，采用HBRV-187.5型布洛維硬度計(jì)進(jìn)行硬度測(cè)試，充分測(cè)試其性能的改變。（注意的是，此次觀察實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行）。

二、熱處理工藝對(duì)稀土低合金鋼組織和性能的影響分析

第一，經(jīng)過(guò)退火+回火和正火+回火的ZG3MnsiMores的主要組織為馬氏體取向的索氏體和鐵素體，經(jīng)過(guò)退火+回火的鐵素體組織為條狀，晶粒尺寸為7.5;+溫度正火后的鐵素體為針狀，晶粒尺寸為8.0，樣品經(jīng)正火處理后，其微觀結(jié)構(gòu)較均勻。

第二、對(duì)比結(jié)果表明，樣品的整體性能強(qiáng)于燃燒的臨時(shí)性試驗(yàn)。正火強(qiáng)度和應(yīng)變以560℃為最佳，屈伸強(qiáng)度973Mpa，抗拉強(qiáng)度1047Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率12.5%，抗沖擊強(qiáng)度60j/cm2，當(dāng)溫度提高到580℃時(shí)，試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別提高5%和4%。斷裂伸長(zhǎng)率保持不變，沖擊強(qiáng)度達(dá)到70j/cm2。與540℃下的試樣性能相比，溫度的提高不僅可能改變強(qiáng)度;同時(shí)試樣的塑性和韌性也因此可以根據(jù)不同的性能匹配需要選擇不同的熱處理工藝進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)[3]。

第三，在不同預(yù)處理?xiàng)l件下，試樣經(jīng)威懾和溫度處理后的沖擊斷裂是一種典型的韌性斷裂。正火后試樣沖擊斷口的韌窩中只出現(xiàn)少量圓形夾雜物，且盤狀沙丘較小，能較好地吸收沖擊能量;正火后試樣沖擊斷口比較光滑，溝槽較少，主要是準(zhǔn)劈裂。正火處理的z30Mnsimore的抗沖擊性能較好。

參考文獻(xiàn)

[1]任向前，付勝敏，李海，明科宇.熱處理工藝對(duì)稀土低合金鋼組織和性能的影響[J].中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，2020，55（03）：28-32.

[2]王彥華，賈祥才.熱處理工藝對(duì)低合金鋼組織和性能的影響[J].鑄造技術(shù)，2013，34（04）：429-431.

[3]姜利坤，劉金海，李國(guó)祿，郭建斌，賈志琴.熱處理工藝對(duì)低合金鋼組織和性能的影響[J].鑄造，2009，58（02）：148-150.

作者簡(jiǎn)介：

王林（1972-），男，安徽，大專，高級(jí)工，研究方向：熱壓.熱處理。