熱處理工藝對45CrNIMo1VA超高強度鋼組織性能的影響作用

張繼紅 沈陽市裝備制造工程學校機械工程系

隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟技術的不斷發(fā)展，在航空領域得到了廣泛的應用，因此對于超高強度的鋼結構材料也提出了更高的要求，在超高強度的鋼當中，45CrNIMo1VA得到了相當廣泛的應用，由于其強度高、屈強比高、韌性高且抗裂紋程度高，因此受到了導彈以及飛機制造領域的青睞，其中強度高和屈強比較高、其韌性和抗裂紋的擴展能力也相對較高且抗腐蝕能力相對較高成為了45CrNIMo1VA的顯著特點，在宇航工業(yè)方面材料方面發(fā)揮了巨大的作用。在熱處理工藝當中，可以利用其淬透性高以及熱處理工藝范圍相對寬廣的特點，來對其綜合使用性能的分析。

一、超高強度鋼

自20世紀40年代以來，在生產(chǎn)領域當中出現(xiàn)的超高強度的鋼具有比強度、屈強度、耐磨性以疲勞強度和加工工藝性能都相對較高的特點，在航空制造領域行業(yè)受到了廣泛關注，可以應用于制造生產(chǎn)關鍵部位當中，比如飛機起落架、稱重構件、傳動系統(tǒng)零件、主梁和渦輪發(fā)動機部位等，在超高強度鋼的定義當中，一般都會認為抗拉強度大于1 380mpa，屈服強度大于1 200mps的合金鋼稱之為超高強度鋼。

二、45CrNIMo1VA在熱處理工藝當中超高強度鋼組織和性能的影響

(一)材料以及實驗方式

在本文當中，在真空感應爐的作用下，結合電渣重熔法來對鋼鐵進行化學冶煉，其中鋼的化學成為為C0.49，Mn0.78，Si0.26，S0.012,P0.018,Ni0.50,Cr1.04，Mo0.96，V0.09，在力學性能和物理性能的實驗當中，根據(jù)不同的實驗進行棒材、板材或者熱軋管當中進行選取實驗，在鹽浴爐中進行加熱的正火或者是淬火可以用于實驗當中，但是其中的回火操作需要在馬弗爐中進行。針對于熱處理之后的樣品進行性能的測試，可以利用光學顯微鏡來對鋼本身的金相組織進行觀察，利用電子顯微鏡來對組織結構以及斷口的形狀樣貌進行觀察。

(二)實驗結果

在分析研究鋼的臨界點和等溫轉變曲線和連續(xù)冷卻轉變曲線之間所呈現(xiàn)出的變化狀態(tài)過程當中，利用熱膨脹儀器來對鋼的臨界點進行測定，在經(jīng)過熱磁儀進行等溫轉變曲線測定的時候，如圖1所示，利用金相法進行校對之后，等溫時間從試驗來進入到等溫爐當中開始計算，利用高頻感應加熱方式來實現(xiàn)來鋼的連續(xù)冷卻轉變曲線的有效測定，示意圖如圖2所示。

圖1 45CrNIMo1VA的鋼的奧氏體等溫轉變曲線

圖2 45CrNIMo1VA鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉變曲線

從圖2當中可以觀察到，如果冷卻速度在小于每小時105℃的時候，在高溫區(qū)域當中，將試驗樣品放置，在區(qū)域內可以實現(xiàn)奧氏體的轉變，逐漸的轉變?yōu)殍F素體以及珠光體，對于奧氏體來說，在480℃的溫度下就會轉化為貝氏體，但是對于貝氏體的轉化來說，需要保持在105℃到980℃的范圍內進行轉化。對于珠光體區(qū)域和貝氏體區(qū)域的分離現(xiàn)象，主要是在鋼材進行強碳化的作用下形成了鉻、鋁以及釩物質，并且實現(xiàn)了珠光體區(qū)域和貝氏體區(qū)域的分離。在貝氏體區(qū)域當中，將連續(xù)冷卻轉化曲線對比等溫轉變曲線，連續(xù)冷卻的曲線要偏右下方，造成此種原因的現(xiàn)象主要是在冷卻的時候鋼材所產(chǎn)生的熱滯效應所導致的。

鋼組織和性能的影響因素分析的過程當中，退火工藝屬于一個重要的因素，利用鋼材在生產(chǎn)過程當中的多次退火現(xiàn)象來對珠光體轉變產(chǎn)物的獲取，其產(chǎn)生獲取的物質在硬度方面相對較低，但是其具備較高的可塑性，稱之為珠光體。在退火工序當中，主要在馬弗爐中當中實現(xiàn)馬氏體加貝氏體向珠光體的有效轉化。在時間不變的情況下，回火溫度和硬度的數(shù)值呈現(xiàn)反比的現(xiàn)象，也就是說回火溫度升高的狀態(tài)下硬度值會相對應的下降。

三、結語

綜上所述，45CrNIMo1VA鋼在進行奧氏體化進行冷卻的時候，會發(fā)生鐵素體和珠體本身的轉變，在295℃到510℃的范圍內會發(fā)生貝氏體的專變，在不同的溫度下會發(fā)生不同的轉變，因此可以利用預冷淬火處理。鋼本身的奧氏體等溫和連續(xù)冷卻轉變的曲線可以實現(xiàn)材料的熱處理和焊接工藝，因此鋼本身的淬透性良好，并且鋼的最佳溫度處理制度方面也需要根據(jù)實際情況來進行設置，對于鋼材來說最終的熱處理制度處理之后在強韌性方面相對良好。■