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低碳貝氏體鋼HQ785熱處理工藝試驗(yàn)方法及相關(guān)分析

低碳貝氏體鋼碳含量較低,具有高強(qiáng)度、高塑性和韌性的特點(diǎn),且焊接性能優(yōu)良。因其優(yōu)越的力學(xué)性能及焊接性能,且制造成本低廉,已被廣泛使用在國民經(jīng)濟(jì)各重要工業(yè)領(lǐng)域,但由于這類鋼的發(fā)展時(shí)間較晚,鋼種的強(qiáng)韌化及組織控制等問題并未很好的解決,對(duì)這類鋼的發(fā)展與使用造成一定的困難。


為了對(duì)此種材料的使用提供有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐,本文選用試驗(yàn)材料屈服強(qiáng)度為785MPa的低碳貝氏體鋼進(jìn)行研究,通過調(diào)整熱處理回火溫度,研究不同回火溫度對(duì)材料力學(xué)性能的影響。


1.試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)材料選用鍛造成型的屈服強(qiáng)度為785MPa的低碳貝氏體鋼,其化學(xué)成分見表1,鍛件供貨狀態(tài)鋼的力學(xué)性能見表2。本試驗(yàn)擬對(duì)試驗(yàn)用鋼進(jìn)行正火、淬火、回火處理,通過調(diào)整回火溫度,對(duì)試驗(yàn)用鋼在以下溫度進(jìn)行回火處理:570℃,600℃,630℃,660℃,將熱處理完成的試驗(yàn)用鋼加工成試樣,對(duì)試樣進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)及金相組織檢驗(yàn),研究不同回火溫度對(duì)試驗(yàn)用鋼組織與性能的影響規(guī)律。

(此表可以點(diǎn)擊放大)


2.試驗(yàn)結(jié)果與分析

(1)回火溫度對(duì)力學(xué)性能的影響

試驗(yàn)用鋼經(jīng)過不同的回火處理后,其性能出現(xiàn)了較大差異,不同回火溫度下試驗(yàn)用鋼的強(qiáng)度變化及伸長率的變化見圖1,對(duì)沖擊性能的影響見圖2。


圖1  回火溫度對(duì)塑性的影響

圖2  回火溫度對(duì)韌性的影響


由圖1可以看出,回火溫度在570~630℃時(shí),屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度在995~716MPa和1077~804MPa之間,從圖1中可以明顯看出,溫度升高到660℃時(shí),屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度都隨之降低很多,隨著回火溫度的不斷升高,試驗(yàn)用鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸降低,伸長率受回火溫度影響效果不是很明顯,但是從圖像中能看出,伸長率隨回火溫度的升高逐漸增大。由圖2可以看出,沖擊韌度隨著回火溫度的升高呈現(xiàn)上升的趨勢。


對(duì)試驗(yàn)用鋼進(jìn)行硬度檢驗(yàn),硬度值隨回火溫度變化見表3,硬度值隨著回火溫度的升高逐漸降低。

3 回火溫度對(duì)硬度的影響

回火溫度

交貨狀態(tài)

570

600

630

660

硬度值HBW

239

333

307

280

234

(2)回火溫度對(duì)顯微組織的影響

為了進(jìn)一步研究回火溫度對(duì)785MPa級(jí)低碳貝氏體鋼微觀組織的影響,采用光學(xué)電鏡研究了不同回火溫度對(duì)785MPa 級(jí)低碳貝氏體鋼組織性能的影響。分別對(duì)對(duì)570℃、600℃、630℃、660℃等回火溫度下的試樣進(jìn)行金相顯微組織分析,顯微組織如圖3所示。


從圖3a中可看出,回火溫度為570℃時(shí),回火組織為貝氏體和鐵素體,晶粒較細(xì),且晶界清晰可見,晶界將組織分割成不同區(qū)域,同一區(qū)域內(nèi)的板條束排列方向一致,呈細(xì)長的板條狀,隨著回火溫度的升高,如圖3b、3c可見,板條體束逐漸變寬,晶界逐漸變得不明顯,原排列方向一致的板條體逐漸向各個(gè)方向生長,當(dāng)溫度升高到630℃時(shí),如圖3d所示,由于再結(jié)晶的作用的影響,組織中多邊形鐵素體逐漸增多,降低材料力學(xué)性能。


試驗(yàn)用鋼在回火后力學(xué)性能變化趨勢比較一致,主要是由于回火過程中貝氏體位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的回復(fù)軟化與碳的脫落綜合作用。試驗(yàn)用鋼屈服強(qiáng)度隨回火溫度的升高逐漸降低,由570℃回火時(shí)的995MPa下降到630℃時(shí)的716MPa,下降了279MPa,主要是由于回火后貝氏體鐵素體中多邊形鐵素體逐漸增多,受再結(jié)晶作用影響,細(xì)小均勻的等軸晶粒逐漸長大,是晶粒粗化,使試樣用鋼的力學(xué)性能繼續(xù)降低。

(a)570℃回火組織顯微組織

(b)600℃回火顯微組織

(c)630℃回火顯微組織 

(d)660℃回火顯微組織

圖3  100倍光學(xué)電鏡下的顯微組織


3.結(jié)語

對(duì)低碳貝氏體鋼HQ785進(jìn)行正火,調(diào)質(zhì)處理,通過調(diào)整回火溫度,試樣用鋼的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度受回火溫度影響很大,回火溫度越高,屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度越低,伸長率、沖擊功受溫度影響不大,隨著回火溫度升高,伸長率及沖擊功增大。

常用 鍍鋅鋼管 規(guī)格表 重量表 理論重量 計(jì)算公式

作者:陳麗娟、陳煒、鄒鵬、王思倩,沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司;

           趙永生,上海眾深科技股份有限公司;

           陳廣慧,沈陽航天新光集團(tuán)有限公司數(shù)字; 


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