调质处理对低碳贝氏体钢组织和性能的影响

回 火温度 对 实验 钢 组 织 和 性 能 的影 响 。 结 果表 明 ： 经过 ９０ 加 热 保 温并 ｌｍｉ ３℃ Ｏ ｎ油淬 后 ， 选取 ５０Ｃ回火 ７ ｍｎ 实验 钢 的微 观 组 织为 细 小 的块 状铁 素体 基 体 上 分布 着均 再 ０￣ ０ ｉ，
匀的碳化 物 。实验钢 的硬 度 由未调质 处理 前 的 ２ ０ ７ Ｖ提 高到 ３ ２ ２ Ｖ。 ６． Ｈ ２． Ｈ 关 键 词 ：调质 处理 ； 块状铁 素体 ； 度 ； 观组 织 硬 微 文献 标志码 ： Ａ
体 压头 测量 洛 氏硬 度 。 为减 小 误 差 ， 试 样 两 面 将
用砂纸打磨平 整， 个试样 随机取 １ 每 ０处 位 置 测
量， 最后求得实验数据 的平均值。选取维式显微 硬度计测试试样的微观硬度值。
图 １为试 验 钢 热 处 理前 的 原 始 金 相 组 织 ， 从
分扩散均匀化。有研究表 明， 只有更多的碳化物 （ 这里主要 的是渗碳体 ） 溶入奥 氏体 中， 实验钢才 能在淬火后有更大的固溶强化及 回火时碳化物 的 均匀 弥散 析 出强化 ， 能增 加材 料 的淬透 性 ＿ 。 并 ９
淬后 的试样硬度差距不是很大 ， 综合考虑采用机 油作 为 淬火介 质 更加 合理 。
行， 炉温先升至设定温度并稳定后再 向炉中放料。 淬火方式为直接淬人 淬火介质 中充分搅拌 ， 冷至
室温后取 出。金相 照 片的拍摄 使 用 ２０ ０ ＭＡＴ光学
显微镜 进行 。选用 圆锥 角 Ｏ＝１０ 的 金 刚 石 圆锥 ｔ ２。
ＳＨＡＮＧ ｎ， Ｙａ ＺＨＡＮＧ ｅｑ ａ ｇ， Ｗ ｉ ｉ ｎ ＺＨＡＮＧ ａ ｇ Ｃｈ ｎ
（ ｈ ｎ ａｇＬｇ ｎ ｉｅｓｙ Ｓ ｅｙｎ １ １９，ｈｎ ） Ｓ ｅｙ ｎ ｉｏ ｇＵｎｖｒｉ ，ｈｎ ａ ｇ１０ ５ Ｃ ｉａ ｔ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｏｎ ｔ ｅ ｂａ ｉ ｆ ａ ｓ ｒｅ ｆｑ ｅ ｃ ｎｇ ａ ｄ ｔ ｍｐｅ ｎ ｅ ｔｓ， ｅ ｅ ｆ ｃ ｆｔ ｅ ｄｆ ｈ ｓｓｏ ｅ ｓ ｏ ｕ ｎ ｈｉ ｎ ｅ ｉ ｉ ｒ ｇ ｔｓｅ ｔ ｆｅ ｔｏ ｉ－ ｈ ｈ ｆ ｒ ｎ ｕ ｎ ｈｉ ｍｅ ｉ ｑ ｅ ｈ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｍｐｅ ｎｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｎ ｈｅ ｍｉｒ － ｅ ｅ ｔｑ ｅ ｃ ｎｇ ｄ ａ， ｕ ｎｃ ｉ ｇ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｅ ｉ ｒ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｃ ｏ ｓｒ ｃｕｒ ｎ ｒ ｐ ｒｉｓ ｏ ｅ ｌ ｗ ａ ｂ ｎ ｂａｎ ｔ ｔ ｅ ｓ ｉ ｖ ｓｉ ｔｄ ｉ ｉ ｒｉ ｌ Ｔｈ ｔｕ ｔ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆｔ ｏ ｃ ｒ ｏ ｉ ｉｅ ｓｅ ｌｗａ ｎ ｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｔ ｅ． ｅ ｈ ｇａ ｈ ｃ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｗ ａ ｅ ｇ ａｎ ｓｚ ｆｔ ｅｔ ｓｅ ｔ ｅ ｓｆｎ ｎ ｈ ａ ｂ ｄ ｓｄ ｓｒｂ ｔｄ ｏ ｅ ｕ ｔ ｈｏ ｔ ｔｔ ｒ ｉ ｉｅ ｏ ｅ ｔｄ ｓｅ ｌｗａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｉ ｅ ｗａ ｉｔｉ ｕ ｅ ｎ ｈ ｈ ｈ ｉ ｒ ｈ ｍａ ｕ ｋ ｆ ｒｉｅ ｍａｒｘ ｕ ｆ ｒ ｙ， ｒ ｎ ｓ ｆｔｓｅ ｔｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｒ ｍ ６ ｔ ｅ ｓ ｌ ｌｂ ｌ ｅｒｔ ｔｉ ｎｉｏ ｍｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｈａ ｄ ｅ ｓｏ ｅ ｔｄ ｓｅ ｌｉ ｃ ｅ ｓ ｓｆｏ ２ ０． ｎ ｈ ７ＨＶ ｏ３ ｔ ２２． ＨＶ ， ｆｅ ｕ ｎｃ ｉ ｇ ａ ３ Ｃ ｏ ０ ｍｉ ｕ ｅ ｅ ｏ ｌ ｎ ｏ ｌａ ｄ ｔｍｐ ｒｎ ２ ａｔ ｒｑ ｅ ｈ ｎ ｔ９ ０ｏ ｆ ｒ１ ｎ ｔｓｔ ｎ ｃ ｏ ｉ ｉ ｉ ｎ ｅ ｅ ｇ ｈ ｎｇ ｉ ａ ０ Ｃ ｒ７ ｔ５ ０ｏ ｆ ０ｍｉｕｔｓ ｏ ｎ ｅ． Ｋｅ ｒ ：ｑｕ ｎ ｈ ｎ ｎｄ ｔ ｍｐ ｒｎｇ； ｕｌ ｅｒｔ ｈ ｄ ｅ ｓ ｍ ｃ ｏｓｒ ｃｕ ｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｅ ｃ ｉ ｇ ａ ｅ ｅ ｉ ｂ ｋ ｆ ｒｉｅ； ａ ｎ ｓ ； ｒ ｉ ｒ ｔｕ ｔ ｒ
体组 织 。
７ ３
实验材 料 为低碳 合 金钢 轧制 后 的 １ｍｍ 厚 钢 ５ 板 ， 线 切 割 成 直 径 为 ８ ｍ 长 度 为 １ｍｍ 的试 经 ｍ ５ 样， １ 表 所示 为实验 钢 的化学 成分 。
表 １ 实验钢的化学成分
Ｃ Ｓｉ Ｍ ｎ Ａｌ Ｃｒ Ｎｉ
Ａ ｌ＝ ７２ ＋ ２ ｉ 一 ７Ｍ ｎ ＋ １ ３ ５Ｓ ５Ｃｒ 一 １ ５Ｎｉ ＋ ３ Ｗ ＋４ ０ ０Ｍ ｏ＋５ ０Ｖ ＝７ ０ｏ ３ Ｃ
图 １ 试 验 钢 原 始 组 织
Ａ ９０—２ ４－ ５ Ｎ ＋ ４７ｉ ２ 结果 与分 析 ｄ： １ ０ ￣ 一１ ２ｉ ４．Ｓ ＋ ３ ．
为实 际生产 提供理 论指 导 。
械、 造船和输送管线等行业 。由于该钢种高强度 和优 异 的低 温 韧性 ， 引起 世界各 国研 究者 的瞩
目ｕ Ｊ 。热处 理 工 艺 能 很 好 地 优 化 钢 的组 织 ， 改
善钢的力学性能 ， 对材料的正常使用起着非 常重 要 的作 用 Ｊ 。陈林 恒和 高古 辉 等 研 究 了 回火
Ａ ５ ｄ＋ ０—１ｏ 范 围 内。故 淬火 加 热 温 度 选 取在 ０℃ ９０～ ９ ℃之 间 ， ３ ℃设定 一个 试验 温度 ， ０ ９０ 每 ０ 保温
水高 １０— ０ ℃ ， ５ ３０ 其对流阶段 的开始温度 比水高
得多， 由于在 点 附 近 已进 入 对 流 阶段 ， 低 温 故 区间 的冷速 远 小 于 水 ， 利 于 减 少 工 件 的变 形 与 有 开裂 倾 向 。 图 ４为不 同温度下 油 淬 和水 淬后 工 件 的硬 度 曲线 ， 图 ４中可 以看 出 ， 从 油淬 后 的试 样硬 度 与水
中图分类 号 ： Ｇ１２ １ Ｔ ４ ．
Ｅ ｅ ｔ ｆＱｕ ｎ ｈｎ ｎ ｅ ｅｉｇｏ ｃ ｏｔｕ ｔ ｒ ｎ ｆ ｃ ｅ ｃ ｉｇａ ｄ Ｔ ｍｐ ｒｎ ｎ Ｍｉｒ ｓ ｃｕ ｅａ ｄ ｏ ｒ
Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＬｏ Ｃａ ｂｏ ｉ ｔ ｔ ｅ ｏ ｒ ｉ ｓｏ ｗ ｒ ｎ Ｂａ ｎｉｅ Ｓ ｅ ｌ
第３ 卷 第２ ２ 期
２０１ ３年 ４月
沈
阳
理
工
大
学
学
报
ＶＯ１３ Ｎｏ． ．２ ２
Ａｐ ． ２ ０ １ ｒ ３
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｈ ｎｙ ｎ ｇ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｒ ａ ｆ Ｓ ｅ ａ ｇ Ｌｉ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ
文 章 编 号 ： ０ ３—１５ （０ ３ ０ ０ ７ １０ ２ １ ２ １ ） ２－ ０ ２—０ ４
（ 质量 百分 数 。 ｔ ｗ ％）
Ｔｉ Ｎｂ Ｂ
Ｃｕ Ｍ ｏ
０． ６ ． ７ １ ８ ０ Ｏ３ ０ ０ ２ ． ． ０． Ｏ ２ ０ ３ ０ ３ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ２ ２ ． ３ ． ． ２ ． １ ． ３ ．
根据热处理工艺经验公式计算实验钢的相转 变 点 引。
１ Ｎｉ ０ ７ 一１ Ｃｕ一１ Ｍ ｏ—ｌ Ｗ ＋１ Ｃｏ＝４ ６ Ｃ ０ ０ ５ ４ ｏ
（ ０ ％Ｍ）＝ 一（ １ １０ ２ ５±１ ）＝ ４ ￣ ５ ２ ６Ｃ
式中： Ａ 为奥氏体 向珠光体的转变温度 ； ｄ Ａ 为冷 却时奥氏体向渗碳体的转变温度 ； Ａ 为加热时渗 碳体 向奥氏体的转变温度 ； 为奥 氏体向马氏体 转变的温度； 为马氏体转变结束温度 。 Ｍ， 实验 钢 的 Ａ 为 ８９ｃ， 般 淬火 加 热 温 度在 以 ７ｏ 一
温度对 低碳 贝 氏体 钢 组 织性 能 的影 响 ， 而对 贝 氏
收稿 日期 ： ０ ２—１ ２１ ２—１ １
１ 实验 材 料 与 方 法
作者简 介：商艳（ ９ ５ ） 女 ， １７ 一 ， 讲师 ， 研究方 向： 金属材料及表面处理技术
第２期
商
艳等 ： 调质处理对低碳 贝氏体钢组织和性能的影响
沈 阳 理 工 大 学 学
报
第３ ２卷
（ 上接第 ７ ５页 ）
［ ］张文凤 ， ３ 张玉妥． 热处理工艺对低合金耐磨钢 组织和
微合金低碳贝氏体钢是一类高强度 、 高韧性 、
焊 接性 能优 良的 新 一代 钢 种 ， 主要 应 用 在 工 程 机
体钢采用调质处理 的研究则鲜有报道。本文着重 研究一种低碳贝 氏体 钢的调质处理工艺 ， 研究不 同的淬火介质 、 淬火温度及 回火温度对实验钢组 织和硬度的影响， 以便得到较合理 的热处理工艺，
２ １ 淬火 介质对 实验钢组 织性能 的影 响 ． 图 ２ 、ｂ２ 、ｄ是 实验 钢 分 别加 热 到 不 同 温 ａ２ 、ｃ２
度， 然后 以水 为 淬火介 质 淬火 后 的组 织 ， ２ 、ｆ 图 ｅ２ 、 ２ 、ｈ是 以 ２ 油 为 淬 火 介 质 淬 火 后 的 组 织 。 ｇ２ ２机 对 比这 两组 图 片 看 出 ， 淬 后 的试 样 中碳 化 物 分 油 布 的更 均 匀 ， 成 的马 氏体 的体 积 分 数 更 多 。水 形 淬 时部 分 工 件 出现 了开 裂 ， 图 ３所 示 。产 生 这 如 种 现象 的原 因可 能是 由于水 在 马 氏体转 变 阶 段 冷 速太 大 ， 使工 件严 重 变形 甚 至开 裂 ； 的沸 点 比 易 油
１ｍ ｎ ０ ｉ 进行淬火实验。保温后采用油和水两种介 质分别 淬火 ， 比两 种 不 同淬 火介 质 对试 验 钢 组 对 织 及 性 能 的 影 响 。 设 定 ５ ０Ｃ、 ５ ℃ 、 ０ ｏ ０ ｏ ５ ０ ６ ０Ｃ、
６０Ｃ四个 高温 回火温度 ， 温 ７ ｍｎ ５ｏ 保 ０ ｉ。 热处 理 实 验 在 实 验 室 箱 式 空 气 电 阻 炉 中进
本实 验钢 中添 加 了一定 量 碳化 物 形 成元 素 如 Ｎ ｂ、
图１ 中可观察到明显 的较大块 的铁素体结构 ， 由
于试样钢经热轧成型， 从金相组织 中可观察到在 铁素体基体上分布着大块 的碳化物所构成 的贝氏
Ｖ、 ， Ｍｏ 只有奥 氏体化过程中有足够的溶解 量 ， 才
８ ０
２ ２ 淬火温度对实验钢组织性能 的影 响 ．
从 图 ２ 、ｆ２ 油 淬 后 的组 织 可 看 出， ｅ ２、ｇ 在
９ ０ｏ ０ Ｃ
、百度文库
９０ ３ ℃和 ９０Ｃ淬火 后 的马 氏体 组织 中碳 化 ６ｏ
物分 布较 均 匀 ，９ ℃ 淬 火 后 （ ２ ） 晶 粒 明显 ９０ 图 ｈ的 长大 ， 是 由于 在 ９ ０Ｃ及 ９０Ｃ淬 火 时 ， 这 ３ｏ ６ｏ 已经 完 成 了奥 氏体化 的 最 后 阶段 ， 即碳 化 物 的溶 解 与 成
１ ４Ｖ ＋３１ ５Ｍ ｏ＋１ １ ＝８ ９ｏ ０ ． ３． Ｗ ７ Ｃ Ａ ｒ ３＝ ９１ — ３１ ０ ０Ｃ 一 ８ ０Ｍ ｎ 一 ２ ０Ｃｕ 一 １ Ｃｒ一 ５ ５ Ｎｉ ０ ｏ＝７ ３ｏ ５ 一８ Ｍ ０ Ｃ Ｍ ５ ０ — ３ ０ 一 ４ ｓ： ５ ５Ｃ ０Ｍ ｎ 一 ３ ５Ｖ 一 ２ ０Ｃｒ 一
调 质 处 理 对 低 碳 贝 氏体 钢 组 织 和 性 能 的 影 响
商 艳 ， 张伟强 ， 张 畅
（ 阳理工大学 材料科学与工程学院 ， 沈 辽宁 沈阳 １０ ５ ） １ １９
摘
要 ：通过 对低碳 贝氏体 钢 的调质 处理 工 艺试 验 ， 究不 同 的淬 火介 质 、 火 温度 及 研 淬