1、碳含量及熱處置工藝對一種鑄鋼力學性能的阻礙賈崇林李振瑞韓峰牛永吉（北京北冶功能材料，北京100192）摘要：研究了碳含量及熱處置工藝對ZG20Cr3Mo鑄鋼的力學性能和組織的阻礙。結果說明：隨碳含量增高，析出的碳化物數量增多，碳化物顆粒釘扎鐵素體相晶界和位錯作用增強，致使該鑄鋼的強度、硬度增高而鋼的延伸率降低，沖擊功呈降低趨勢。在650c700c回火處置時，取得的組織為回火索氏體+碳化物，且隨回火溫度的升高，鋼的強度降低，塑性得以改善。隨回火時刻延長，碳化物聚集長大，鋼的強度、硬度降低，而延伸率增高。關鍵詞：碳含量、熱處置工藝、ZG20Cr3Mo鑄鋼、力學性能TheEffectOfCConte

2、ntandHeatmentTechnologyonMechanicalPropertiesOfACastSteelJIAChonglin,LIZhenrui,NIUYongji(BeijingBeiyeFunctionalMaterialCorporation,Beijing100192)ABSTRACTThispaperintroducestheeffectofCcontentandheattreatmenttechnologyonmechanicalpropertiesandmicrostructureofcaststeelZG20Cr3Mo.TestresutsshowthatwithC

3、contentincreasing,morecarbideswillprecipitateandcarbideparticlesthatpindownatferriticgrainboundaryanddislocationwillmakestrengthandhardnessofthecaststeelincreasewhileelongationandimpacttoughnesstemperedbetween650C700c,microstructureofcaststeelistemperedsorbiteandcarbide.Withthetemperingtemperaturein

4、creasing,strengthofthecaststeelisdeclinedandplasticitycanbeimproved.Whentemperingtimeextend,carbideparticleswillgatherandgrow,sothestrengthandhardnessofthecaststeelarereducedandtheelongationisraised.KEYWORDSCcontent，heattreatmenttechnology，ZG20Cr3Mocaststeel，mechanicalpropertiesZG20Cr3Mo是一種不含Ni的新型低合

5、金鑄造結構鋼，具有良好的塑性、韌性及工藝性能，可用于制造航空發動機附屬件及飛機的受力構件。由于ZG20Cr3Mo鋼碳含量范圍較寬（w%）,另外,該鑄鋼沒有標準的熱處置工藝可依循，在對該材料國產化試制進程中，發覺其力學性能對鋼的碳含量及熱處置工藝十分靈敏。為使該鋼的力學性能達到技術要求，確信該鋼合理的碳含量操縱范圍及不同碳含量下的熱處置制度顯得額外重要。本文研究了碳含量及熱處置工藝對該鑄鋼組織和性能的阻礙，為ZG20Cr3Mo鋼的成份操縱及確信最正確熱處置工藝提供依據。一、材料和實驗方式實驗用料是在800Kg中頻感應爐上冶煉的。要緊成份為：C,Si,Mn,Cr,Mo,Cu,Fe余。為研究不同碳含

6、量和不同熱處置工藝對鋼的組織和性能的阻礙，在上述成份基礎上用10Kg高頻感應爐澆注3爐梅花試樣。爐號別離為：1#、2#、3#。這三爐試樣的碳含量別離為（wt-%）:%、%。研究碳含量對鋼的組織和性能的阻礙所用試樣的熱處置制度為：900c/80min,爐冷至500c出爐+900c/80min,油淬+600C/100min,空冷。對3#鋼的部份試樣采納不同的回火制度，研究了回火溫度（650700C）和回火時刻等參數對該鑄鋼的組織和性能的阻礙，所用的熱處置工藝見表1。利用掃描電鏡對不同碳含量、不同熱處置試樣的顯微組織及拉伸斷口形貌進行了觀看和分析。表13#實驗用鋼的熱處置工藝退火工藝淬火工藝回火溫度

7、回火時間試驗方案1900c/60min900C/60min+油淬650c60min680c700c試驗方案2900C/60min900C/60min+油淬680c60min80min二、實驗結果與分析碳含量對鋼的力學性能和組織的阻礙不同碳含量對1#、2#、3#鋼的性能的阻礙見圖1-圖3所示。由圖1-圖3可看出，在同一熱處置制度下隨碳含量增高，鋼的抗拉強度、屈服強度增加，而鋼的延伸率降低、沖擊功也呈降低的趨勢。Rm0.130.180.2碳含量（為圖1碳含量對室溫拉伸強度的阻礙TheeffectofCcontentonroomtemperaturetensilestrengthofcaststee

8、lZG20Cr3Mo鋼的拉伸斷口顯示：隨碳含量增高，顯微組織中韌窩減少，鋼的塑性韌性有所降低，見圖4。ZG20Cr3Mo鑄鋼具有良好的淬透性。由于不含Ni減少了致使鋼的Ms點下降的因素，從而減少了淬火后殘余奧氏體的數量，900c淬火取得較多的馬氏體。鋼經600c回火后，其顯微組織為回火索氏體+碳化物組織，見圖5。析出的碳化物主若是M23C6型碳化物。在600c回火下馬氏體分解完全，鐵素體晶粒發生再結晶。隨碳含量增高，析出的碳化物數量增多，碳化物顆粒釘扎鐵素體相晶界和位錯作用增強，致使鋼的強度、硬度增高，而塑性降低1,2o25%( 率 伸 延2015100.130.180.2碳含量(的碳含量(%

9、圖2碳含量對延伸率的阻礙圖3碳含量對沖擊韌性的阻礙The effect of C content onThe effect of C content onelongationofcaststeelZG20Cr3MotoughnessofcaststeelZG20Cr3Mo(a)%(b)%圖4鋼的斷口形貌ThefracturemorphologyofcaststeelZG20Cr3Mo圖5碳含量對鋼的回火組織的阻礙TheeffectofCcontentonroomtemperingmicrostructureofcaststeelZG20Cr3Mo回火溫度對鋼的性能和組織的阻礙回火溫度對鋼的力學

10、性能的阻礙見圖6、圖7所示：隨回火溫度升高(650c-700C),鋼的抗拉強度降低，而鋼的延伸率增加。這是因為隨著回火溫度的升高，碳的擴散加重，基體中碳濃度降低，固溶強化減弱；碳化物發生粗化，對位錯釘扎作用減弱，使得鋼的強度降低，塑性得以改善。圖8是3#實驗用鋼在650c回火下的顯微組織，為回火索氏體+碳化物組織3,析出的碳化物仍然是以M23C6型為主。回火溫度C)圖6回火溫度對鋼的抗拉強度的阻礙圖7回火溫度對鋼的延伸率的阻礙TheeffectoftemperingtemperatureTheeffectoftemperingtemperatureon elongation of cast s

11、teelontensilestrengthofcaststeel圖8 650 C的回火組織Themicrostructureofcaststeelaftertemperedat650C回火時刻對鋼的性能和組織的阻礙表2是回火時刻對3#實驗鋼的性能的阻礙。從表2能夠看出，在相同的回火溫度680c下，隨回火時刻的延長，鑄鋼的強度和硬度降低，而延伸率增高。鋼的回火進程是碳化物不斷從馬氏體中析出、聚集和長大的進程。在高溫回火下隨著時刻的延長，這一進程進行得加倍充分。圖9是回火時刻對鋼的組織的阻礙。從圖9可見，在680c高溫回火下，隨回火時刻延長，碳化物聚集長大明顯，且有連接趨勢，表此刻鋼的性能上，其強

12、度、硬度降低，而延伸率增高4。表2回火時刻對鋼的力學性能的阻礙回火時間/min力學性能db/MPabMPa8/%HB608658607207101917245240807207755856602220215230ab(a)60min(b)80min圖9回火時刻對鋼的組織的阻礙TheeffectoftemperingtimeonmicrostructureofcaststeelZG20Cr3Mo綜上分析，ZG20Cr3Mo鋼的碳含量和回火工藝都顯著阻礙其力學性能。因此，為了使該鑄鋼的力學性能達到技術要求，必需合理操縱鋼的碳含量范圍，而且能夠通過改變回火溫度或回火時刻來確信不同碳含量下的鑄鋼的熱處置制度。在較高的碳含量下可采納較高的回火溫度或較長的回火時刻，反之，在較低的碳含量下那么可采納較低的回火溫度或較短的回火時刻。3、結論(1)隨碳含量增高，析出的碳化物數量增多，碳化物顆粒釘扎鐵素體相晶界和位錯作用增強，致使ZG20Cr3Mo鑄鋼的強度、硬度增高而鋼的延伸率降低，沖擊功呈降低趨勢。(2)ZG20Cr3Mo鑄鋼在650c700c回火處置時，取得的組織為回火索氏體+碳化物，且隨回火溫度升高，鋼的強度降低，塑性得以改善。隨回火時刻延長，碳化物聚集長大，鋼的強度、硬度降低，而延伸率增高。參考文獻：1 吳占文等.熱處置對ZG30Si2Mn3