【摘 要】
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随着社会经济的高速发展,对于钢铁等金属材料的机械性能要求也愈来愈高,对于大尺寸的实体件来说,如何保证材料组织的均匀性以及性能的稳定性就显得尤其重要。因此,以实体件进行热处理并取样,研究尺寸因素对实体件性能的影响规律,对大尺寸实际钢件的应用具有重要的意义。同时,钢铁工业中的热处理工艺被认为是改变机械和显微组织性能的重要工艺之一,故本文以高强度贝氏体钢20Cr Si Mn2Mo V为研究对象,利用硬度
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随着社会经济的高速发展,对于钢铁等金属材料的机械性能要求也愈来愈高,对于大尺寸的实体件来说,如何保证材料组织的均匀性以及性能的稳定性就显得尤其重要。因此,以实体件进行热处理并取样,研究尺寸因素对实体件性能的影响规律,对大尺寸实际钢件的应用具有重要的意义。同时,钢铁工业中的热处理工艺被认为是改变机械和显微组织性能的重要工艺之一,故本文以高强度贝氏体钢20Cr Si Mn2Mo V为研究对象,利用硬度-温度法测定实验材料的相变温度,通过直径70mm棒料不同冷却方式的热处理实验、直径10-70mm棒料的空冷热处理实验、拉伸实验、硬度及冲击实验、金相及扫描等显微组织的观察以及XRD物相分析等,研究了冷却方式和截面尺寸对于大直径棒材组织与性能的影响。研究结果表明,采用硬度-温度法测定实验材料的相变温度Ac1为710℃,Ac3为880℃。Ф70mm贝氏体钢拉杆棒料920℃加热空冷、300℃回火、920℃加热水冷30 s-空冷、300℃回火,棒料不同部位组织均为贝氏体铁素体和残留奥氏体;经920℃加热水冷、200℃回火,棒料不同部位的组织均为回火板条马氏体和残留奥氏体,实验材料具有良好的贝氏体和马氏体淬透性。Ф70mm棒料热处理空冷二分之一半径（R/2）处取样获得的力学性能:抗拉强度Rm为1226MPa,延伸率A为17%,断面收缩率Z为52.7%,冲击功KV2为75.5J;水冷30s-空冷R/2取样获得的力学性能:抗拉强度Rm为1254MPa,延伸率A为18%,断面收缩率Z为58.1%,KV2为76J;920℃加热水冷200℃回火得到的棒料R/2处取样获得的力学性能为:抗拉强度Rm为1513MPa,延伸率A为18%,断面收缩率Z为47.4%,冲击功KV2为73.2J。Ф70mm贝氏体棒料热处理空冷前采用一定时间的水冷冷却可以提高贝氏体钢棒料的冲击性能。要获得较高强度和良好韧性的贝氏体钢棒料,热处理可采用空冷或水冷-空冷冷却方式;要获得超高强度和较高的韧性,贝氏体钢棒料可采用水冷低温回火的热处理方式。不同尺寸棒料920℃加热空冷,随着试样尺寸增加,冷速降低,贝氏体转变温度Bs升高。920℃空冷、300℃回火直径10-70mm棒料的组织均为贝氏体铁素体和残留奥氏体,随棒料直径的增加,贝氏体板条长度有所增加,粒状贝氏体组织比例增加。随棒料尺寸的增加,其强度、硬度有降低的趋势,Ф10mm棒料抗拉强度最高,抗拉强度达到1571MPa,Ф70mm棒料R/2处抗拉强度最低,为1226MPa,与边缘部取样抗拉强度1254MPa相差不大。冲击功随棒料直径的增加有降低的趋势,Ф70mm棒料边沿取样冲击功KV2为80.5J,R/2处取样冲击功KV2为75.5J,心部冲击功KV2为61.3J,保持较高的水平。相同直径的棒料边沿和心部硬度值相差并不大,实验材料具有良好的贝氏体淬透性,直径70mm贝氏体钢棒料具有良好的强韧性。
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