淬火溫度對20CrNi2Mo鋼力學(xué)性能的影響

20CrNi2Mo鋼是一種低碳低合金結(jié)構(gòu)鋼，其合金元素含量低，可以作為表面強(qiáng)化型的滲碳鋼應(yīng)用于滲碳齒輪、滲碳軸承等零件上；也用作整體強(qiáng)化型的高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼，根據(jù)其使用條件和作用，對其力學(xué)性能有一定的要求。按其使用狀態(tài)的熱處理工藝劃分，20CrNi2Mo鋼屬于淬火加低溫回火鋼，因此研究不同淬火溫度對其力學(xué)性能的影響十分重要，尤其是強(qiáng)度和塑性的變化規(guī)律。

試驗(yàn)用鋼為低碳低合金20CrNi2Mo鋼，Ac3約810℃。通過TSMAN直接光譜儀測得其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.19，Si0.25，Mn0.55，Cr0.52，Ni1.68，Mo0.23，S0.007，P0.005，F(xiàn)e余量。將試樣在真空爐中進(jìn)行淬火處理，淬火溫度分別為900、1000、1100、1200℃，保溫時間為1h，采用5%冰鹽水進(jìn)行快速冷卻，然后在200℃保溫2h回火處理；最后精加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，每組拉伸試樣加工3根。

根據(jù)GB/T228.1-2010標(biāo)準(zhǔn)在Instron8501試驗(yàn)機(jī)上完成軸向拉伸試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)用鋼的抗拉強(qiáng)度、規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、斷后伸長率及斷面收縮率等力學(xué)性能的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

從拉伸試樣上截取金相試樣，經(jīng)磨制和機(jī)械拋光后，用X-350A應(yīng)力測定儀測得殘留奧氏體的含量，再用過飽和苦味酸溶液腐蝕出奧氏體晶界，在PMG-3型光學(xué)顯微鏡下觀察原奧氏體晶粒尺寸，從金相試樣上切取0.4mm厚薄片，均勻磨至50nm，并經(jīng)離子減薄制樣，用TecnaiG2F20S-TWIN（200kV）型透射電子顯微鏡觀察殘留奧氏體的分布情況，用SUPRA40型場發(fā)射掃描電子顯微鏡對拉伸斷口進(jìn)行宏觀和微觀掃描分析。結(jié)果表明：

（1）隨淬火溫度增加，20CrNi2Mo鋼的原奧氏體晶粒尺寸先是緩慢增加，超過1100℃時，晶粒尺寸迅速增加，且隨著淬火溫度的增加，材料的規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和硬度降低，塑性有所增加。

（2）不同淬火溫度工藝下，馬氏體板條間均會形成一層很薄的殘留奧氏體薄膜，而且隨淬火溫度的提高，殘留奧氏體膜的分岔和彌散分布現(xiàn)象明顯，這對提高塑性有重要貢獻(xiàn)。

（3）拉伸斷裂方式為韌性斷裂，剪切唇所占比例隨淬火溫度升高而增加，放射區(qū)則隨淬火溫度增加而降低，且放射區(qū)韌窩尺寸隨淬火溫度增加而增大。