30Cr3鋼薄壁管狀工件形變熱處理工藝的研究.pdf

1、30Cr3鋼即30Cr3SiNiMoVA鋼,是一種超高強(qiáng)度低合金鋼。該鋼提高強(qiáng)度的傳統(tǒng)熱處理工藝為成型后淬火回火。然而,對于薄壁管狀工件,淬火過程中的溫度不均勻等原因容易導(dǎo)致管狀工件嚴(yán)重變形,降低產(chǎn)品的合格率。為了解決這一問題,我們提出了30Cr3鋼的形變熱處理新工藝,即高溫奧氏體化后淬火、調(diào)質(zhì)處理,再進(jìn)行形變使工件成型,最終通過二次回火去除應(yīng)力穩(wěn)定性能。由于形變熱處理工藝在成型后不需進(jìn)行高溫處理,故能顯著減少由于溫度不均勻造成的變形,

2、若其強(qiáng)度也能達(dá)到工藝要求則可實(shí)際應(yīng)用。本文從30Cr3鋼形變熱處理工藝的強(qiáng)化機(jī)制入手,摸索30Cr3鋼形變熱處理工藝,并確定了最佳工藝參數(shù),解決了管狀工件變形大這一問題。
　　本文采用熱膨脹法測量試樣直徑變化繪制30Cr3鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線。結(jié)合光學(xué)顯微鏡觀察試樣的微觀組織,了解30Cr3鋼的等溫組織變化。30Cr3鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線顯示30Cr3鋼在高冷速時具有良好的淬透性。在直接淬火過程中,奧氏體幾乎全部轉(zhuǎn)化為馬氏體。然而,由于貝

3、氏體區(qū)C曲線的尖端僅在約120秒處,故而對于冷速較慢,貝氏體生成無法避免。這意味著傳統(tǒng)熱處理工藝中通過降低冷速解決變形問題的方案缺乏可行性。
　　本文使用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及透射電鏡對30Cr3鋼形變熱處理過程中各階段的組織進(jìn)行分析。組織觀察表明,調(diào)質(zhì)過程中淬火形成的馬氏體在回火過程中分解為鐵素體及滲碳體,這一過程中生成的碳化物顆粒主要是300nm的M23C6顆粒,它們分布在馬氏體板條內(nèi)的位錯附近。在旋壓變形過程中,劇烈變形產(chǎn)生

4、大量位錯。二次回火過程中,基體上出現(xiàn)了直徑300nm的球狀碳化物顆粒。選區(qū)電子衍射顯示,該碳化物為M6C。同時,調(diào)質(zhì)回火過程中出現(xiàn)的M23C6碳化物長大到500nm。這些觀測表明,30Cr3鋼形變熱處理過程中的強(qiáng)化作用主要來自于碳化物顆粒的彌散析出。
　　力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,調(diào)質(zhì)回火溫度選擇590℃,二次回火溫度選擇400℃時可以得到最佳的力學(xué)性能。這時,30Cr3鋼中的碳化物顆粒尺寸合理,分布彌散,30Cr3鋼具有最高的屈服強(qiáng)度及