Page 34 - 理化检验-物理分册2021年第八期
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周光理, 等: 42CrMo合金钢棒材硬度及显微组织控制


              表 1  不同冷却速率下 42CrMo合金钢的相变温度、 组织及硬度

            Tab 1 Transformationtem p eratures microstructureandhardnessof

                     42CrMoallo y steelatdifferentcoolin g rates
            冷却速度 / Fs /  Pf /  Bs /  Bf /  Ms /  组织  硬度 /
                -1                           构成
            ( ℃ · s ) ℃  ℃    ℃    ℃   ℃            HV0.5
              0.1   741  620  -    -   -     F+P    222.4
              0.3   721  605  522  470  -  F+P+B    241.3
              0.4   711  603  530  410  280F+P+B+M 260.4
                                                                 图 4 42CrMo合金钢大规格棒材常规轧制后的显微组织形貌
              0.5   701  607  535  405  300F+P+B+M 270.8

                                                                 Fi g  4 Microstructuremor p holo gy oflar g esizebarof42CrMo
              0.75  700  630  538  401  320F+P+B+M 303.6

                                                                          allo y steelafterconventionalrollin g
              1.0   -    -   543  395  330  B+M     405.3
                                                               相对较快, 停留时间短, 在600℃ 以下时停留时间相
              2.0   -    -   551  385  340  B+M     457.2
                                                               对较长, 因此奥氏体转变为贝氏体的比例较大, 组织
              5.0   -    -   547  384  345  B+M     520.3
                                                               呈铁素体、 珠光体、 贝氏体共存的状态。
              10.0  -    -    -    -   349    M     557.6
                                                              2.2.2  低温轧制工艺试验结果及分析
            温罩 的 方 式, 将 其 在 冷 床 上 的 冷 却 速 率 控 制 在                 42CrMo 合 金 钢 低 温 轧 制 工 艺 如 表 3 所 示。

            0.3 ℃ · s 之内, 从而改善钢材组织, 降低成品钢材                    42CrMo 合 金 钢 低 温 轧 制 的 终 轧 温 度 在 800~
                    -1


            的硬度。                                              820 ℃ 之间, 钢材上冷床温度在 750 ℃ 左右。出保

                2.2  轧制工艺对比试验结果及分析                             温罩温度在 500 ℃ 以下。
            2.2.1  常规轧制工艺试验结果及分析                                      表 3 42CrMo合金钢大规格棒材低温轧制工艺

                                                                   Tab 3 Lowtem p eraturerollin gp rocessoflar g esizebar
                42CrMo 合 金 钢 常 规 轧 制 工 艺 如 表 2 所 示。
                                                                              of42CrMoallo y steel         ℃
            42CrMo 合 金 钢 常 规 轧 制 的 终 轧 温 度 在 840~
                                                                   粗轧温度           终轧温度          冷床入口温度
            860 ℃ 之间, 钢材上冷床温度在 800 ℃ 左右, 出保温


                                                                    950            800             750
            罩温度在 500 ℃ 以下。
                   表 2 42CrMo合金钢大规格棒材常规轧制工艺
                                                                  图 5 为低温轧制工艺的 42CrMo合金钢的显微

                  Tab 2 Conventionalrollin gp rocessoflar g esizebar
                                                               组织形貌。从图 5 可以看出, 相比于常规轧制, 低温

                            of42CrMoallo y steel         ℃
                                                               轧制后 42CrMo合金钢的显微组织为珠光体 + 铁素
                粗轧温度           终轧温度           冷床入口温度
                                                               体, 经 测 量 低 温 轧 制 的 42CrMo 合 金 钢 的 硬 度 为

                 1050            840             800
                                                              240HBW 。
               图 4 为常规轧制工艺的 42CrMo合金钢的显微                           低温轧制的 42CrMo合金钢的显微组织为珠光
            组织形貌。从图 4 可以看出, 42CrMo 合金钢的显                       体 + 铁素体, 与常规轧制后的显微组织相比有了很
            微组织为贝氏体 + 珠光体 + 铁素体。经测量常规轧                         大的改善。主要原因为低温轧制的终轧温度较低,
            制的 42CrMo 合金 钢 的 硬 度 为 310 HBW , 硬 度 过            42CrMo合金钢轧制时产生的形变诱导 CCT 曲线

            高, 主要原因为组织中含有较多的贝氏体。                               向左上方移动, 低温轧制后的过冷奥氏体相比于常
                 由 CCT 试验可知, 42CrMo 合金钢的贝氏体转                   规轧制后的不稳定, 容易分解为铁素体 + 珠光体, 从
            变温度在 550 ℃ 左右, 珠光体和铁素体的转变温度                        而使铁素体与珠光体组织析出机会和比例增大, 中


            在 600~741 ℃ 之间。由合金元素在钢中的作用可                        温贝氏体组织出现的机会和比例减少。
            知, 钼元素可以增大钢中的碳在奥氏体中的扩散激                               42CrMo合金钢在冷床上的冷却曲线如图 6 所
            活能, 降低扩散系数, 使铁素体与珠光体的转变孕育                          示。对比常规轧制和低温轧制后的 42CrMo合金钢
            期增长, 使奥氏体向珠光体及铁素体的转变过程受                            在冷床上的降温速率可知, 常规轧制的 42CrMo 合
            到抑制。在常规轧制工艺中, 终轧温度较高, 过冷奥                          金钢在冷床上的平均降温速率为 0.27 ℃ · s , 低温

                                                                                                     -1
            氏体晶粒粗大, 热力学状态稳定, 不易向珠光体及铁                          轧制的 42CrMo合金钢在冷床上的平均降温速率为
            素体转变, 且由冷床上的降温数据可知, 42CrMo 合                      0.21 ℃ · s , 低温轧制的冷却速率更慢。结合 CCT

                                                                       -1
            金钢在珠光体及铁素体转变温度范围内的冷却速率                             试验可知, 在冷却速率为 0.3 ℃ · s 时将会发生贝

                                                                                              -1
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