ZG35SiMn鋼熱處理工藝淺析

    ZG35SiMn鋼作為工程機(jī)械常用材料，要求具有較高的強(qiáng)度和良好的沖擊韌性。由于ZG35SiMn鋼化學(xué)成分中Mn含量在1. 10% ~ 1.40%范圍內(nèi)，含量較高，有粗化晶粒的傾向。鑄態(tài)組織粗大，直接調(diào)質(zhì)得到粗大回火索氏體組織，綜合力學(xué)性能不理想。 因此，在調(diào)質(zhì)處理前需要進(jìn)行一次正火處理，消除鑄態(tài)組織，才能得到理想的調(diào)質(zhì)效果。但是該工藝降低了設(shè)備的使用率,延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期。現(xiàn)將原淬火 溫度880℃調(diào)整為980℃，保溫時(shí)間不變，取消了淬火前的正火處理。結(jié)果表明，該工藝不僅提高了 ZG35SiMn鋼的綜合力學(xué)性能，而且降低了電能的消耗,提高了設(shè)備的使用率和生產(chǎn)效率。

ZG35SiMn鋼中Si、Mn的作用

    ZG35SiMn鋼屬低合金鋼中的硅錳鋼，由于Si、Mn合金元素的加人，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚭螅删哂辛己玫木C合力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性。Si、Mn均能固溶于鐵素體中起到強(qiáng)化作用，使鋼的強(qiáng)度和硬度上升;Si、Mn均能穩(wěn)定過冷奧氏體， 使鋼的C曲線大大向右移動(dòng)，臨界淬火速度顯著減小，因而顯著地提高鋼的淬透性；Si、Mn配合使用可以有效地削弱Mn元素引起晶粒粗化的影響;S、 Mn元素有促進(jìn)雜質(zhì)元素偏聚的作用，促進(jìn)回火脆性的發(fā)生。

工藝試驗(yàn)

    用中頻感應(yīng)電爐熔煉ZG35SiMn鋼，鋁錠終脫氧，出爐溫度1620℃，水玻璃砂造型，1530 ℃澆注9 塊標(biāo)準(zhǔn)Y型試樣，調(diào)質(zhì)后技術(shù)要求。將9塊試樣清理后，每3塊為一組，分別按3中3種不同調(diào)質(zhì)工藝進(jìn)行熱處理（每組試驗(yàn) 數(shù)據(jù)均為3塊試樣的平均值），然后加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣和夏比U型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。

結(jié)果分析

    工藝1是常規(guī)的熱處理工藝，在Ac₃以上50℃先進(jìn)行一次正火，消除粗大的鑄態(tài)組織，得到細(xì)片狀的珠光體和均勻分布的鐵素體，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)，得到較細(xì)小且分布均勻的回火索氏體組織。綜合力學(xué)性能均達(dá)到技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn);工藝2將鑄態(tài)的試棒直接 在920℃進(jìn)行調(diào)質(zhì)，由于組織遺傳性和加熱溫度較高，造成奧氏體晶粒粗大,淬火后得到粗大的馬氏體，高溫回火后，回火索氏體仍保持粗大馬氏體的形態(tài),組織內(nèi)的應(yīng)力沒有完全釋放，造成試棒的綜合力學(xué)性能不理想，尤其是塑韌性偏低值較大;工藝3雖然也是直接將鑄態(tài)的試棒進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，但加熱溫 度為980℃，高出Ac₃以上100℃，在如此高的溫度下奧氏體發(fā)生再結(jié)晶，生成與原始組織沒有嚴(yán)格位向關(guān)系的細(xì)小晶粒，同時(shí)由于淬火溫度高，淬透層深，生成板條狀馬氏體晶格畸變嚴(yán)重,在組織內(nèi)部存在大量的位錯(cuò)，高溫回火后仍有較多數(shù)量的位錯(cuò)，試棒表現(xiàn)出優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性提 高顯著。

    采用超高溫淬火破壞了組織的遺傳性，使奧氏體發(fā)生再結(jié)晶，生成與原始組織沒有嚴(yán)格位向關(guān) 系的細(xì)小晶粒，經(jīng)高溫回火后，可獲得優(yōu)良的綜合力 學(xué)性能，尤其是沖擊韌性。將原工藝正火—淬火—回火改為高溫淬火—回火后，生產(chǎn)效率明顯提高，生產(chǎn)成本顯著下降， 該工藝值得試驗(yàn)推廣。