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1、? 20?2001年第3期20CrMoH保证淬透性钢的研制长钢一厂李海生【摘要】本文简介了保证淬透性钢20CrMoH,并就冶金生产过程的重点环节进行了阐述和讨论，着重对不同热处理制度下的末端淬透性及机械性能进行了实验 摸索出了满足协议性能要求的较佳热处理制度，从而形成了一整套切实可行的生产 工艺,为我厂大批量生产打下了基础。【关键词】淬透性 热处理制度1前言20CrMoH(:C0.Si170.37,1.o0.1A 0.25,Cu 0.25.1 冶金生产的工艺流程合机械性能和良好的低温冲击韧性，其热加工性能良好，正火后切削加工性能一般 优于20CrMnMo。20CrMoH保证淬透性钢热轧状态室温
2、组织为铁素体 +珠光体，易 形成带状组织，经退火或正火后可以减少或消除。该钢常用于制造强度要求较高的 零件,如齿轮、轴、连杆等，是机械制造业使用较广用量较大的钢种之一。2 技术要求(CJ19-2000)2.1低倍:按GB3077-88第一、二级评级图评定。一般疏松 =2级,中心疏松W2 级，偏析W2级。2.2 高倍:按GB3077-88评定2.2.1夹杂:脆性夹杂物W3级，塑性夹杂物W3级，两者之和 885: P s(MPa) 685,?5(%) 12,?(%) 50,Ak(J) 78,HB 197 原材料检验-电弧炉冶炼一浇注800kg方绽一精整一5t蒸汽锤开坯145X 145m叶 空冷f精
3、整f轧制成50mm成品精整矫直检验入库。3.2冶炼化学成分是影响淬透性的主要因素，要达到协议中要求的距淬火未端1.5mm,11mm 处的HRC值，就必须首先要控制一些元素的含量。我厂原生产的20CrMoH由于对淬透性有影响的元素偏低，故存在着淬透性达不到要求的问题。据资料介绍我们可 以知道钢中常存元素碳、锰、硅、铬、镍、铜对淬透性的影响。首先随着钢中碳 含量的增加(一定程度)临界淬火冷却速度显著的降低，钢的淬透性提高。其次锰对 淬透性的影响很强烈，在钢中，它能促进碳化物在加热时向奥氏体内溶解，这样在粹 火加热时，奥氏体中碳的浓度增加使淬透性提高。另外像硅、铬、镍、铜都是增加淬透性的元素，应力求
4、含量增加为好。但是应该考虑的是如果要求过于严格，必然 会使冶炼过程元素存在高出规格的可能，另外也增加了不必要的成本。同时我们对 照抚顺钢厂20CrMoH样品化学分析结果，发现其钢中含有少量提高钢淬透性元素W.V,因此我们在要求P.S含量均低的前提下，提出了两个控制元素方案，每个方案各试炼一炉。 321成分控制? 1994-2007 Chi na Academic Journal Electro nic Publish ng House. All rights reserved. http:/www.c nki. net四川冶金Sichua nM etallurgy? 21?3.2.1.1控制提
5、高元素中限如表1。3.2.1.2控制提高元素中限并添加 表1()()W.V 各 0.04%如表 2。(%)表2 标准成分(%)控制成分(%)0.17 0.240.20 0.240.400.370.600.35I可! HlILn/lAd ck t T IvJMi/ ifi JOO X度1,00 M图 3!? 4控制按表1控制4.2低倍、高倍检验表4两炉实验钢的高低倍检验结果一般疏松中心疏松偏析带状晶粒度104-781104-7824.3机械性能表5热处理工艺炉号P bP s?5?Ak22(kg mm)(kg mm)(%)(%)(J)11401160111010809809859209001615
6、141365117651066712865141880 C 35 分 104-781水淬+500 C60分水冷104-782? 1994-2007 Chi na Academic Journal Electro nic Publish ng House. All rights reserved. http:/www.c nki. net? 22?2001年第3期4.4未端淬透性表6热处理制度 925C X50min+910C X30min炉号104-781104-782J1.5表8HRCJ1131304344()22()9()5()5实验部分5.1热处理制度与淬透性的正交实验5(同心取样)30
7、mm 一.1.1取样方法与正交实验安排采用5010056 910H 1520 25 30 35 40 45 50距未编的距离（nun）min+920 0C淬火 20min5.2 端淬试验:试样炉号为104-781,782经925C正火50min+920 0C淬火XBOmi n热处理，结果如表9。表9(HRC)J6mmJ9mm11mm15mmJ30mmJ50mm423839353837 343533313332303231283030283028272626242525212223222220161918图5试样制取图5.1.2试验方案及结果分析选取温度及时间共四个因素，各因素选3个水平，列出实
8、验方案及结果如表7 表7因子列号123456789试验方案及结果保温时间淬火温度保温时间实验结果(HRC)J1.5热处理制度 J1.5mm925C +900 C 47104-781925C +920 C 46925C +940C 45925C +900C 44104-782925C +920 C 43925 C +940 C 43炉号 正火温度521淬透性曲线AC)B(mi n)CC)D(mi n)1234925925925900900900950950950 605040605040605040950890920890920950890950920204030302040403020J114
9、3 4233 3044 433130444233323837272538 4028 2939 4130 32444233 3147 4836 3547 4936 37图65.1.3极差分析，确定热处理制度 以J1.5(HRC)实测数据为例作极差分析表： 从图中可知20CrMoH淬透性曲线较为 平坦，表明该钢具有很好的淬透性。5.3回火温度与机械性能实验试样采用104-781,782两炉号，均经? 1994-2007 Chi na Academic Journal Electro nic Publish ng House. All rights reserved. http:/www.c nki
10、. net四川冶金Sichua nM etallurgy? 23?880C X35min淬火，不同温度回火后 00min水冷,结果见表10。表10炉号 104-781104-782104-781104-782104-781104-782 后，水冷和油冷二种方式作出的力学性能相差不大，也就是说冷却方式对性能的变 化的影响不是主要因素。6分析和讨论6.1冶炼P s P b?5?Ak2)(2) (%)(%)()(kg120009080701 UJEmo.b5 0 5* 6 6 5- T 号空.週002015105450 475500 525550回火温度，弋Jmmkg mm1030100098599
11、59859559309259259308709609401190117011501150115011401080110011101150112011001313141513141616151515161413141460599090470 E 00水冷611226211462956110265129631345810914860619495500 E 00水冷从表9可以看出试生产的20CrMoH钢锭质量良好,锭型偏析、中心疏松均符合要求，同时从化学成分（表3）也满足了控制成分，781,V残余,5300 00水冷500、Mn、Cr、Ni 及 W、从表6的,。淬透性HRC报告看J1.5mm和J11
12、处均满足了要求，与未控制化学成分的 20CrMoH相比淬透性HRC数据是明显改善，见表11。表11未控制元素成分的20CrMoH淬透性数据炉号10F-314L10F-312L10F-400LJ1.J11mm202119152226油冷63121621195.3.1回火一机械性能曲线5mm协议要求46J1.54234J1.5304135393938446.2热加工从热加工工艺的实施效果看，由于较好地控制了加热温度及终止温度，使钢材的带状组织得到了显著的改善。20CrMoH 属亚共析钢，该钢的带状组织是钢锭在浇注凝固过程中形成的枝晶偏析在热加工时 延伸所造成的铁素体和珠光体带，与加热温度与终止温度有很大关系，经过控制，使 两炉20CrMoH的带状均2.（级（见图1,图2）,就保证了钢材在使用时保持了应有的 韧性和塑性。同时由于轧制时严格控制了终轧温度，就使该钢晶粒度达到了 8级（见图3、图4）,用这种钢材进行淬火，可使淬透层厚薄均匀，既有利于保证零件有坚 硬耐磨的表面，又可使其形（下转第26页）图7回火一机械性能曲线用钢炉号:104-781、
