35CrMo鋼材料性能差異淺析

竇建偉，郭先創(chuàng)，郭金龍

河南航天精工制造有限公司 河南信陽(yáng) 464000

1 序言

35CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼具有很強(qiáng)的靜力強(qiáng)度、沖擊韌度及較高的疲勞極限，適用于制造承受沖擊、彎曲、高載荷的各種機(jī)器中的重要零件和在高負(fù)荷作用下工作的重要結(jié)構(gòu)件[1]。本文針對(duì)某批次產(chǎn)品在復(fù)檢過程中按照GB/T 3077—2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》驗(yàn)收時(shí)，出現(xiàn)的抗拉強(qiáng)度低、硬度高、沖擊吸收能量低等異常現(xiàn)象進(jìn)行了分析，具體性能試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 性能試驗(yàn)結(jié)果

2 分析過程及結(jié)果

2.1 理化檢驗(yàn)

（1）化學(xué)成分分析 對(duì)該批次產(chǎn)品進(jìn)行電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP）化學(xué)成分分析，結(jié)果見表2。從表2數(shù)據(jù)中可以看出，C、Si、Mn、Cr、Mo等元素成分均滿足GB/T 3077—2015中相關(guān)要求，未見異?，F(xiàn)象。

表2 化學(xué)成分分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

（2）顯微組織分析 對(duì)該批次產(chǎn)品按GB/T 13298—2015《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》進(jìn)行試樣制備，腐蝕劑為4%硝酸酒精溶液，具體顯微組織如圖1所示。

圖1 顯微組織

從圖1可以看出，顯微組織在晶界處存在網(wǎng)狀鐵素體，部分呈針狀向晶內(nèi)延伸，晶粒度為3級(jí)；晶粒內(nèi)部為層片狀珠光體組織。

2.2 斷口分析

在掃描電子顯微鏡下觀察拉伸斷口和沖擊斷口形貌，如圖2所示。

圖2 斷口形貌

圖2 顯示了拉伸和沖擊試樣宏觀斷口和微觀斷口形貌特征。從圖中可以看出，拉伸試樣斷口較為粗糙，微觀斷口形貌為韌窩狀；沖擊斷口斷面較為平整，未見明顯剪切唇形貌，微觀斷口呈解理河流花樣。

3 分析與討論

該批次35CrMo鋼產(chǎn)品按照GB/T 3077—2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》標(biāo)準(zhǔn)，需經(jīng)850℃淬火（油冷）、550℃回火（水冷或油冷）后，再進(jìn)行拉伸、硬度和沖擊試驗(yàn)。而該批次產(chǎn)品顯微組織為網(wǎng)狀鐵素體+層片狀珠光體組織，顯然未經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。在拉伸過程中由于變形速率較慢，裂紋形核后緩慢擴(kuò)散，形成了高低起伏的韌窩形貌特征；沖擊時(shí)，由于變形速率較快，裂紋形核后快速擴(kuò)展，且由于晶粒較大，存在網(wǎng)狀、針狀鐵素體，因此在沖擊過程中形成了河流狀解理斷裂。

由于鍛造溫度較高，在冷卻過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低時(shí)，鐵原子作長(zhǎng)距離擴(kuò)散變得困難，故使非共格界面不易遷移，而共格界面遷移則成為主要的特征，析出開始時(shí)溫度較高，先共析鐵素體沿奧氏體呈網(wǎng)狀，隨后溫度降低，再由網(wǎng)狀鐵素體的一側(cè)以片狀向晶內(nèi)長(zhǎng)大，形成魏氏組織鐵素體[2]。由于網(wǎng)狀鐵素體、魏氏組織及粗大晶粒，在拉伸和沖擊過程中，裂紋在晶界處易形成并擴(kuò)展，造成抗拉強(qiáng)度和沖擊吸收能量較低。而布氏硬度主要體現(xiàn)為層片狀珠光體硬度，因此硬度值較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

該批次35CrMo鋼產(chǎn)品在復(fù)檢時(shí)，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和沖擊吸收能量低于標(biāo)準(zhǔn)值，而布氏硬度高于標(biāo)準(zhǔn)值，主要原因?yàn)椋?/p>

1）產(chǎn)品原材料鍛造后未進(jìn)行正火處理，造成晶粒粗大，形成網(wǎng)狀鐵素體和魏氏組織鐵素體。

2）產(chǎn)品在加工過程中未按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，造成性能差異。