热处理工艺对30CrMnSiA组织与性能的影响 学 科：材料成型与控制工程本 科 生：康仕高 〔签名〕 指导教师：邹军涛 讲师 〔签名〕 摘 要本文通过对30CrMnSiA复合钢进展的不同工艺条件下的热处理研究30CrMnSiA在不同的热处理状态与不同的热处理温度下组织与性能的转化情况采用金相光学显微镜观察其显微组织，并用X射线衍射仪分析30CrMnSiA组织中的物相变化，测量不同热处理条件下钢的性能研究结果明确：(1)30CrMnSiA钢在1100℃-1160℃高温退火过程中，随着退火温度的升高，钢组织中的晶粒尺寸增大，但其硬度先下降后急剧上升2)30CrMnSiA钢在820℃-880℃不同温度淬火处理条件下，硬度随着温度升高而逐渐升高，不同介质条件下淬火后，空冷后硬度较低而冷水淬火后硬度高达HRC503)30CrMnSiA钢在520℃回火处理下，组织中局部马氏体转变为奥氏体，钢的硬度下降塑性上升关键词：高温退火，淬火，回火，30CrMnSiA钢，淬火介质 / Effect of heat treatment on Microstructure and properties of 30CrMnSiASubject: material forming and controlName：S.G.Kang (Signature)Supervisor:ZouJunTao (Signature)AbstractIn this paper, through different heat treatment conditions on 30CrMnSiA posite steel. Transformation of the microstructure and properties of the different heat treatments and different heat treatment temperature of 30CrMnSiA. The microstructure was observed by means of optical microscope, X-ray diffraction analysis and 30CrMnSiA in phase change, measured in different heat treatment conditions the performance of steel. The results show that:(1)30CrMnSiA steel at 1100 ℃ -1160 ℃ high temperature annealing process, with the increase of annealing temperature, the grain size in the structure of steel increases, but the hardness decreased first and then increased sharply.(2) 30CrMnSiA steel at 820 ℃ -880 ℃ temperature quenching conditions, the hardness increases with the increase of temperature, different media conditions after quenching, air-cooled low hardness and water quenching hardness up to HRC50.(3) 30CrMnSiA steel during tempering at 520 ℃, part of body to austenite martensite, hardness decreased plasticity increase.Keywords: High-temperature annealing, quenching, tempering, 30CrMnSiA steel, quenching mediu第一章 前 言调质钢所谓调质钢，一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳钢。
一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能，即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性，人们往往使用调制处理来达到这个目的，所以人们习惯上就把这一类钢称作调质钢各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢淬火成马氏体后在500~650℃之间温度围回火的调质处理用钢经调质处理后，钢的强度、塑性与韧性有良好的配合调质钢的成分是含碳0.25%～0.5%碳素钢或低合金钢和中合金钢，调质处理后的金相组织是回火索氏体各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢应用最广的调质钢有铬系调质钢(如40Cr、40CrSi)、铬锰系调质钢(如40CrMn)、铬镍系调质钢(如40CrNiMo、37CrNi3A)、含硼调质钢等中碳调质钢碳含量0.3－0.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500℃-650℃回火热处理后的金相组织是回火索氏体这种组织具有强度、塑性和韧性的良好配合中碳调质钢的质量要求：除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求处，主要为钢的力学性能以与与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。
在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性大多数调质钢为中碳合金结构，屈服强度〔σ0.2〕在490-1200Mpa以焊接性能为突出要求的调质钢，为低碳合金结构钢，屈服强度〔σ0.2〕一般为490-800Mpa，有很高的塑性和韧性少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度〔σ0.2〕可到1400Mpa以上，属高强度和超高强度调质钢中碳调质钢的力学性能：1． 合金元素对力学性能的影响淬透性能一样的钢调质到一样硬度时，抗拉强度根本一样，硬度与抗拉强度大致成直线关系各种成分的合金钢调质到各种硬度值时，硬度值为400HB(抗拉强度约为1400MPa)时，屈强比值最高，约为0.9，淬火状态的组织对屈强比有很大影响调整增加钢材淬透性的合金元素的含量，可以得到一样的淬透性能，得到一样的抗拉强度和屈服强度因此，在选择合金元素时应优先选择增加淬透性能作用显著而价格较低的元素，如硼、锰、铬等但是合金元素不同的钢要调质到一样的硬度所采用的回火温度各不一样，即各种钢的抗回火性能不同淬透性能一样的钢调质到一样硬度时，抗拉强度和屈服强度虽根本一样，但是脆性破坏倾向差异很大，低温冲击试验尤为明显。
成分不同的钢调质后硬度与疲劳极限的关系不同硬度在35HRC以下时疲劳极限和硬度成直线关系，疲劳极限的波动围为130MPa硬度超过35HRC时，疲劳极限的波动围变宽如硬度为55HRC时，疲劳极限的波动围达380MPa2． 调质零件硬度确实定零件的淬透情况一样时，调质后的硬度即可反映零件的屈服强度与抗拉强度，因此零件图纸和技术条件一般只规定硬度数值只有很重要的零件才规定其他力学性能指标调质零件硬度确实定，必须考虑到制造工艺的要求和使用时的载荷条件从制造工艺考虑，希望零件在毛坯状态调质，而后进展切削加工和装配这样零件热处理时产生的变形和脱碳在以后的切削加工中加以消除但是采用这种制造程序的零件，其硬度不能过高，一般不超过300HB，个别的不超过350HB，否如此对切削加工不利要求硬度更高的零件(如有的汽车半轴要求硬度为341～415HB，只能先切削加工，然后再进展调质处理，这时零件加热时应防止脱碳和变形，有时热处理后要增加校直工序小批量或单件生产的零件，切削加工所允许的硬度可以适当提高确定调质零件硬度时还必须考虑到生产的特点，小批单件生产的产品，不同零件可以选定不同的硬度，大批量流水生产的工厂希望大局部零件的硬度围一致或固定在几个硬度围，这对组织热处理生产有很大的方便。
从零件使用角度考虑，确定调质零件的硬度时要注意到零件的工作条件和零件的形状一般的讲，硬度值高，抗拉强度、屈服强度和光滑样品的疲劳强度都高，但是塑性指标降低，脆性破坏倾向和应力集中的敏感性增加，因此，当零件上有起应力集中作用的缺口(花键、槽或断面变化大)时，为使应力分布均匀、减少应力集中现象，这时较低的硬度反而可以获得较高的疲劳性能中碳调质钢的焊接性能：⑴预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后剩余应力通常，35和 45钢的预热温度为150～250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃假如焊件太大，整体预热有困难时，可进展局部预热，局部预热的加热围为焊口两侧各150～200mm⑵焊条条件许可时优先选用碱性焊条⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进展焊接如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。
⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进展消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以与严厉条件下〔动载荷或冲击载荷〕工作的焊件更应如此消除应力的回火温度为600～650℃假如焊后不能进展消除应力热处理，应立即进展后热处理调质钢的开展和应用的势头异常迅猛特别是从20世纪60年代末以来，全世界钢产量根本保持年4%的增长率，调质钢的应用围逐步扩大到了国民经济的各个领域调质钢之所以能得到如此迅猛的开展，一个重要的原因是其具有耐蚀，耐热性调质钢的热处理工艺的优劣对调质钢的耐蚀，耐热性有很大的影响，而且对调质钢的加工性能起着决定性的作用因此，调质钢的热处理工艺在调质钢的生产过程中一直处于十分重要的地位调质钢热处理的特点：调质钢的热处理是为了改变其物理性能，力学性能，剩余应力与回复由于预先加工和加热受到严重影响的抗腐蚀能力，以便得到最优的使用性能或者使调质钢能够进展进一步的冷、热加工所谓的热处理就是针对不同组织，不同类型的调质钢进展相应的退火、淬火、回火、正火等处理调质钢是一种特殊的钢种，钢中镍、铬含量较高，由于镍、铬等合金化元素的存在，其热处理具有普通钢热处理所不具备的特点：·加热温度较高，加热时间也较长。
·导热率较低，在低温时温度均匀性差·炉气氛控制很重要，要防止出现渗碳、渗氮以与脱碳和氧化现象·钢的外表光泽对产品使用与价格有决定性的影响，热处理时产生的氧化皮将严重影响外表光泽·要确保防止钢的外表的划伤与防止热处理产生的变形调质钢可分为低淬透性调质钢、中淬透性调质钢、较高淬透性调质钢、高淬透性调质钢这几类的热处理无论是处理方法还是目的都不尽一样·完全退火状态较软，易于再加工·通过适当的时效处理可获得要求的力学性能1.3 30CrMnSiA根本性质与用途30CrMnSiA属中碳，强度高，焊接性能较。