Page 23 - 理化检验-物理分册2022年第十一期

陈洁明, 等: 40Cr钢等温淬火形成的下贝氏体组织形貌特征

处理还可以有效降低工件的变形量, 是结构复杂、 ScientificScios2 型扫描电镜( SEM ) 和JM200 型透
薄壁零件的理想热处理工艺, 例如一 些 40Cr钢零 射电子显微镜( TEM ) 进行微观分析, 采用 VH3300
件便是采用等温淬火工艺来获得以下贝氏体为主 型显微硬度计进行硬度测试。
的显微组织 [ 6-7 ] ; 但下贝氏体的形貌特征与上贝氏 1.2 试验材料
体、 回火索 氏 体 非 常 相 近, 难 以 辨 认, 给 金 相 检 验 40Cr钢的化学成分分析结果如表 1 所示, 可见

工作带来了一定的困难。笔者对经不同热处理工 40Cr钢的化学成分满足 GB / T3077 — 2015 《 合金
艺后的 40Cr钢显微组织进行了分析, 阐述了下贝 结构钢》 的要求。
氏体的形 貌 特 征, 以 明 确 下 贝 氏 体 与 其 他 组 织 的 40Cr 钢 的 下 贝 氏 体 转 变 温 度 为 330 ~

不同之处, 从 而 为 增 强 下 贝 氏 体 显 微 组 织 形 貌 的 360 ℃ [ 3 ] 。取 40Cr钢棒料 2 根, 分别编号为 1 和
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辨认提供理论基础。 2 , 直径均为 20 mm , 长度均为 100 mm 。 1 试样
的热处理工艺为等温淬火处理, 加热温度为( 850±
1 试验设备及材料
10 ) ℃ , 保 温 时 间 为 60 min , 防 脱 碳 保 护,( 340±
1.1 试验设备 10 ) ℃ 盐浴等温 30 min 后空冷,( 200±10 ) ℃ 回火

采用 A g ilent5110SVDV 型电感耦合等离子体 60min 。 2 试样的热处理工艺为调质处理, 加热温
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发射光谱仪和 CS800 碳硫分析仪进行化学成分分 度为( 850±10 ) ℃ , 保温 时间为 60 min , 防脱碳保

析, 采用 OLYMPUSGX71 型光学显微镜、 Thermo 护, 出炉油冷,( 520±10 ) ℃ 回火 60min 。
表 1 40Cr钢的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn Cr S P Mo Ni Cu
实测值 0.418 0.254 0.752 0.945 0.0028 0.0071 <0.010 0.021 0.028

标准值 0.37~0.44 0.17~0.37 0.50~0.80 0.80~1.10 ≤0.030 ≤0.030 ≤0.10 ≤0.30 ≤0.25
体 + 残余奥氏体, 组织有明显的色彩, 针状特征明
2 试验结果
显, 多条针 状 组 织 密 集 排 列 成 束, 方 向 感 强 烈, 图
2.1 金相检验 1a ) 中蓝色块状区域为少量的上贝氏体, 白色区域

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在 1 , 2 试样上截取长度为 20 mm 的试样, 为少量的 残 余 奥 氏 体, 黄 褐 色 短 针 状 组 织 为 马 氏
将试样的截面磨削、 抛光后, 用 4% ( 体 积 分 数) 硝 体, 其余大部分黑蓝色针状组织为下贝氏体; 2 试
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酸乙醇溶液侵蚀, 然后进行金相检验, 1 , 2 试样 样的显微 组 织 为 回 火 索 氏 体 + 少 量 残 余 奥 氏 体,
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的显微组织 形 貌 如 图 1 所 示。由 图 1 可 知: 1 试 试样整体呈灰色, 虽然大部分区域也呈板条状, 但
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样的显微组织主要为下贝氏体 + 马氏体 + 上贝氏 针状特征和方向感不明显。

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图 1 1 , 2 试样的显微组织形貌
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2.2 SEM 分析 物分布, 碳 化 物 排 列 方 向 与 铁 素 体 长 轴 夹 角 约 为
将 1 , 2 试样侵蚀后进行 SEM 分析, 结果如 60° , 且大多在原奥氏体晶界形核长大, 而马氏体中
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图 2 所示。由图 2 可知: 1 试样主要为针状贝氏体 大多是板条状碳化物, 方向感明显; 2 试样组织中
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+ 铁素体 + 部分板条马氏体, 铁素体上有条状碳化 的碳化物经过回火处理, 扩散较充分, 组织中有较多
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