Page 19 - 理化检验-物理分册2022年第三期

俄 馨, 等: 热处理工艺对 16Mn钢锻件显微组织和力学性能的影响

能, 最终达到提高材料综合性能的目的 [ 1-3 ] 。在日常 钢的理论研究和实际生产提供参考。
检测中, 由于影响因素较多, 16Mn 钢产品的力学性
能检测结果容易出现异常, 导致分析时间较长, 进而 1 试验材料与方法
影响产品的制造周期。目前, 研究 16Mn 钢锻件的 试验用材料为 16Mn 钢锻件( 供货态为正火),
热处理制度的相关文献较多, 而研究不同热处理工 其化学成分见表 1 。按照制定的热处理工艺( 表 2 ),
艺下 16Mn钢锻件的力学性能和显微组织的相关报 采用高温箱式电阻炉对 16Mn 钢锻件进行热处理,
道较少。笔者采用热处理试验、 拉伸试验、 冲击试验 在室温下将样坯装于炉内, 然后按设定的速率升到
和金 相 检 验 等 方 法, 研 究 了 不 同 热 处 理 工 艺 下 保温温度, 保温一定时间。在正火处理时, 分别采用
16Mn钢锻件的显微组织和力学性能, 以期为 16Mn 水冷、 喷淋及空冷等 3 种冷却方式。
表 1 16Mn钢锻件的化学成分
质量分数 / %
项目
C Si Mn P S Cr Ni Cu
实测值 0.19 0.26 1.20 0.019 0.003 0.10 0.010 0.02
标准值 0.13~0.20 0.20~0.60 1.2~1.6 ≤0.025 ≤0.010 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.20

表 2 16Mn钢锻件的热处理工艺 对试样进行拉伸试验, 试样规格为 10mm , 每组设

ϕ
正火加热温度及 正火冷却 回火加热温度及 置 3 个平行试样, 取平均值。采用 ZBC2602N-3 型
试样编号
保温时间 方式 保温时间 夏比摆锤冲击试验机, 对试样进行冲击试验, 试样尺

1-1 水冷 寸 为 10 mm ×10mm×55 mm ,试 验 温 度 为

1-2 910 ℃ / 100min 喷淋
-20 ℃ , 每组设置6个平行试样。采用 THBS3000E
1-3 空冷 型布氏硬度试验机, 对试样进行硬度测试, 加载力为

2-1 水冷 7.355kN , 保载15s 。采用 GX51型光学显微镜, 对试

2-2 920 ℃ / 100min 喷淋 样进 行 金 相 检 验。采 用 JSM-IT300 型 扫 描 电 镜
2-3 空冷 ( SEM ) 观察试样的冲击断口形貌。

640 ℃ / 300min
水冷
3-1
2 试验结果

3-2 930 ℃ / 100min 喷淋
3-3 空冷 2.1 不同热处理工艺下 16Mn钢锻件的力学性能
4-1 水冷 由表 3 可 见: 3-3 号 试 样 的 抗 拉 强 度、 屈 服 强

4-2 940 ℃ / 100min 喷淋 度、 硬度, 3-1 号试样的抗拉强度以及 4-3 号试样的

4-3 空冷 屈服强度均不满足 NB / T47008-2017 《 承压设备
采用 CMT5305 型微机控制电子万能试验机, 用 碳素钢和合金钢锻件》 标准对 16Mn 钢锻件的技
表 3 不同试样的力学性能
项目 抗拉强度 R eL MPa 屈服强度 R m MPa 断后伸长率 A / % 断面收缩率 Z / % 硬度 / HBW
/
/
1-1 号试样实测值 422.3 562.7 28.8 78.3 174 , 175 , 181
1-2 号试样实测值 324.3 496.3 35.5 77.7 133 , 137 , 134
1-3 号试样实测值 314.3 495.7 36.3 75.3 137 , 137 , 138
2-1 号试样实测值 478.3 621.7 27.0 75.3 183 , 185 , 189
2-2 号试样实测值 404.0 563.3 29.5 74.3 158 , 158 , 160
2-3 号试样实测值 353.3 524.7 31.3 73.0 152 , 149 , 153
3-1 号试样实测值 342.0 478.3 35.8 82.3 144 , 141 , 140
3-2 号试样实测值 328.0 496.7 34.2 76.7 140 , 145 , 144
3-3 号试样实测值 262.0 434.0 40.7 78.7 117 , 121 , 124
4-1 号试样实测值 496.3 619.7 23.7 77.7 182 , 202 , 195
4-2 号试样实测值 320.0 511.3 31.7 77.0 150 , 150 , 148
4-3 号试样实测值 299.3 484.7 36.8 77.7 133 , 135 , 131
标准值 ≥305 480~630 ≥20 - 128~180
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