低碳貝氏體鋼HQ785熱處理工藝試驗方法及相關(guān)分析

低碳貝氏體鋼碳含量較低，具有高強度、高塑性和韌性的特點，且焊接性能優(yōu)良。因其優(yōu)越的力學(xué)性能及焊接性能，且制造成本低廉，已被廣泛使用在國民經(jīng)濟各重要工業(yè)領(lǐng)域，但由于這類鋼的發(fā)展時間較晚，鋼種的強韌化及組織控制等問題并未很好的解決，對這類鋼的發(fā)展與使用造成一定的困難。

為了對此種材料的使用提供有力的試驗數(shù)據(jù)支撐，本文選用試驗材料屈服強度為785MPa的低碳貝氏體鋼進行研究，通過調(diào)整熱處理回火溫度，研究不同回火溫度對材料力學(xué)性能的影響。

1.試驗材料及方法

試驗材料選用鍛造成型的屈服強度為785MPa的低碳貝氏體鋼，其化學(xué)成分見表1，鍛件供貨狀態(tài)鋼的力學(xué)性能見表2。本試驗擬對試驗用鋼進行正火、淬火、回火處理，通過調(diào)整回火溫度，對試驗用鋼在以下溫度進行回火處理：570℃，600℃，630℃，660℃，將熱處理完成的試驗用鋼加工成試樣，對試樣進行力學(xué)性能檢驗及金相組織檢驗，研究不同回火溫度對試驗用鋼組織與性能的影響規(guī)律。

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2.試驗結(jié)果與分析

（1）回火溫度對力學(xué)性能的影響

試驗用鋼經(jīng)過不同的回火處理后，其性能出現(xiàn)了較大差異，不同回火溫度下試驗用鋼的強度變化及伸長率的變化見圖1，對沖擊性能的影響見圖2。

圖1  回火溫度對塑性的影響

圖2  回火溫度對韌性的影響

由圖1可以看出，回火溫度在570～630℃時，屈服強度及抗拉強度在995～716MPa和1077～804MPa之間，從圖1中可以明顯看出，溫度升高到660℃時，屈服強度及抗拉強度都隨之降低很多，隨著回火溫度的不斷升高，試驗用鋼的屈服強度和抗拉強度逐漸降低，伸長率受回火溫度影響效果不是很明顯，但是從圖像中能看出，伸長率隨回火溫度的升高逐漸增大。由圖2可以看出，沖擊韌度隨著回火溫度的升高呈現(xiàn)上升的趨勢。

對試驗用鋼進行硬度檢驗，硬度值隨回火溫度變化見表3，硬度值隨著回火溫度的升高逐漸降低。

表3 回火溫度對硬度的影響

（2）回火溫度對顯微組織的影響

為了進一步研究回火溫度對785MPa級低碳貝氏體鋼微觀組織的影響，采用光學(xué)電鏡研究了不同回火溫度對785MPa 級低碳貝氏體鋼組織性能的影響。分別對對570℃、600℃、630℃、660℃等回火溫度下的試樣進行金相顯微組織分析，顯微組織如圖3所示。

從圖3a中可看出，回火溫度為570℃時，回火組織為貝氏體和鐵素體，晶粒較細，且晶界清晰可見，晶界將組織分割成不同區(qū)域，同一區(qū)域內(nèi)的板條束排列方向一致，呈細長的板條狀，隨著回火溫度的升高，如圖3b、3c可見，板條體束逐漸變寬，晶界逐漸變得不明顯，原排列方向一致的板條體逐漸向各個方向生長，當溫度升高到630℃時，如圖3d所示，由于再結(jié)晶的作用的影響，組織中多邊形鐵素體逐漸增多，降低材料力學(xué)性能。

試驗用鋼在回火后力學(xué)性能變化趨勢比較一致，主要是由于回火過程中貝氏體位錯亞結(jié)構(gòu)的回復(fù)軟化與碳的脫落綜合作用。試驗用鋼屈服強度隨回火溫度的升高逐漸降低，由570℃回火時的995MPa下降到630℃時的716MPa，下降了279MPa，主要是由于回火后貝氏體鐵素體中多邊形鐵素體逐漸增多，受再結(jié)晶作用影響，細小均勻的等軸晶粒逐漸長大，是晶粒粗化，使試樣用鋼的力學(xué)性能繼續(xù)降低。

（a）570℃回火組織顯微組織

（b）600℃回火顯微組織

（c）630℃回火顯微組織 

（d）660℃回火顯微組織

圖3  100倍光學(xué)電鏡下的顯微組織

3.結(jié)語

對低碳貝氏體鋼HQ785進行正火，調(diào)質(zhì)處理，通過調(diào)整回火溫度，試樣用鋼的屈服強度及抗拉強度受回火溫度影響很大，回火溫度越高，屈服強度及抗拉強度越低，伸長率、沖擊功受溫度影響不大，隨著回火溫度升高，伸長率及沖擊功增大。

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作者：陳麗娟、陳煒、鄒鵬、王思倩，沈陽鼓風(fēng)機集團股份有限公司；

           趙永生，上海眾深科技股份有限公司；

           陳廣慧，沈陽航天新光集團有限公司數(shù)字