20CrMoH保证淬透性钢的研制(精)

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

2、性钢热轧状态室温组织为铁素体 +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:Ps(MPa)685,?5(%)12,?(%)50,Ak(J)78,HB197 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 14

3、5X145m 叶 空冷f精整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

4、、镍、铜都是增加淬透性的元素，应力求含量增加为好。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 etall

5、urgy? 21? 控制提高元素中限如表 1。 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 CKt 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PbPs?5?Ak22(kg mm)(kg mm)(%)(%)(J)11401

6、160111010809809859209001615141365117651066712865141880C35 分 104-781水淬+500C60 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 925CX50min+910C X30min炉号104-781104-782J1.5表 8HRCJ1131304344()22()9()5()5

7、 实验部分5.1 热处理制度与淬透性的正交实验 530mm 一.1.1 取样方法与正交实验安排采用5010056 910H1520 25 30 35 40 45 50距未编的距离（nun）min+920 0C淬火 20min(同心取样)5.2 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

8、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 +900C47104-781925C+920C46925C+940C45925C+900C44104-782925C+920C43925C+940C43炉号 正火温度521 淬透性曲线A C)B(mi n)C C)D(mi n)1234925925925900900900950950950 60504060504060504095089092089092095

9、0890950920204030302040403020J1143 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 Hous

10、e. All rights reserved.http:/www.c nki. 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PsPb?5?Ak2)(2) (%)(%)()(kg450 475500 525550回火温度，弋Jmmkg mm103010009859959859559

11、309259259308709609401190117011501150115011401080110011101150112011001313141513141616151515161413141460599090470E00 水冷611226211462956110265129631345810914860619495500E00 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120009080701 UJEmo.b5 0 5* 6 6 5- T号空.60min 水冷另外从表 10 可知当淬火回火温 度确定? 1994-2007 Chi na A

12、cademic Journal Electro nic Publish ng House. All rights reserved.http:/www.c nki. net2001 年第 3 期制,将会大大降低？铁素体含量超标情况的发生。我们通过以上对该钢？铁素体的形成因素的分析，基本上找到了控制该钢？铁素体 的途径，同时也提出了解决办法。我们将主要图 4 车 L 制时加热曲线过 1200 C 造成该钢组织内部产生大量？铁素体。21212 加强对加热炉的热工仪表维护、维修，做到表上温度与炉温相一致。由于加热炉的热工仪表是直接反映加热温度的变化的仪表，程度,、。键所在因此必须保证加热炉上热工仪表

13、的准确性。21213 加强操作员工的理论知识的培训，提高操作员工的自身素质，自觉地严格地 执行工艺上规定的加热温度，合理地安排装炉顺序，坚决避免高温炉料和低温炉料 的同时装炉的发生；避免低温炉料在高温段停留时间过长的发生。通过以上对加热 温度的控通过对化学成份控制和对加热温度的控制，来控制该钢？铁素体，来保证成材率。3 结论总之?铁素体，:i 当量，将?铁素体形成元素 Cr、Mo、Si、Nb 按中下限控制，来降低 Cr 当量,来控制 ?铁素体的产生;将奥氏体形成元素 C、Mn、Ni 向中上限控制，来增加钢中的奥氏 体量来抑制？铁素体的形成。21 通过对该钢加热过程中的加热温度的严格控制，来控制？铁素体在加热时的形 成。参考文献1不锈钢1 原子能出版社(上接第 23 页)成有良好韧性的心部。6.3 相关经济指标表 12经济指标炉号锭重()坯重()材重()坯材锭材104278117.6014.6813.3591%76%104-78216.9015.4314.6695%87%钢冶炼、加工均无难度，热处理工艺简单。本次试生产的两炉 20CrMoH,由于从生产环节加