淬火溫度對20CrNi2Mo鋼力學(xué)性能的影響
20CrNi2Mo鋼是一種低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼,,其合金元素含量低,,可以作為表面強化型的滲碳鋼應(yīng)用于滲碳齒輪、滲碳軸承等零件上,;也用作整體強化型的高強度和超高強度合金結(jié)構(gòu)鋼,,根據(jù)其使用條件和作用,對其力學(xué)性能有一定的要求,。按其使用狀態(tài)的熱處理工藝劃分,,20CrNi2Mo鋼屬于淬火加低溫回火鋼,因此研究不同淬火溫度對其力學(xué)性能的影響十分重要,,尤其是強度和塑性的變化規(guī)律,。
試驗用鋼為低碳低合金20CrNi2Mo鋼,Ac3約810℃,。通過TSMAN直接光譜儀測得其化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù),,%)為:C0.19,Si0.25,Mn0.55,,Cr0.52,,Ni1.68,Mo0.23,,S0.007,,P0.005,F(xiàn)e余量,。將試樣在真空爐中進行淬火處理,,淬火溫度分別為900、1000,、1100,、1200℃,保溫時間為1h,,采用5%冰鹽水進行快速冷卻,,然后在200℃保溫2h回火處理;最后精加工成標準拉伸試樣,,每組拉伸試樣加工3根,。
根據(jù)GB/T228.1-2010標準在Instron8501試驗機上完成軸向拉伸試驗,獲得試驗用鋼的抗拉強度,、規(guī)定塑性延伸強度,、斷后伸長率及斷面收縮率等力學(xué)性能的試驗數(shù)據(jù)。
從拉伸試樣上截取金相試樣,,經(jīng)磨制和機械拋光后,,用X-350A應(yīng)力測定儀測得殘留奧氏體的含量,再用過飽和苦味酸溶液腐蝕出奧氏體晶界,,在PMG-3型光學(xué)顯微鏡下觀察原奧氏體晶粒尺寸,,從金相試樣上切取0.4mm厚薄片,均勻磨至50nm,,并經(jīng)離子減薄制樣,,用TecnaiG2F20S-TWIN(200kV)型透射電子顯微鏡觀察殘留奧氏體的分布情況,用SUPRA40型場發(fā)射掃描電子顯微鏡對拉伸斷口進行宏觀和微觀掃描分析,。結(jié)果表明:
(1)隨淬火溫度增加,,20CrNi2Mo鋼的原奧氏體晶粒尺寸先是緩慢增加,超過1100℃時,,晶粒尺寸迅速增加,,且隨著淬火溫度的增加,材料的規(guī)定塑性延伸強度,、抗拉強度和硬度降低,,塑性有所增加。
(2)不同淬火溫度工藝下,馬氏體板條間均會形成一層很薄的殘留奧氏體薄膜,,而且隨淬火溫度的提高,,殘留奧氏體膜的分岔和彌散分布現(xiàn)象明顯,這對提高塑性有重要貢獻,。
(3)拉伸斷裂方式為韌性斷裂,,剪切唇所占比例隨淬火溫度升高而增加,放射區(qū)則隨淬火溫度增加而降低,,且放射區(qū)韌窩尺寸隨淬火溫度增加而增大,。