GY4裝甲鋼熱處理工藝的試驗研究

文靜姝

摘 要：工業化熱處理生產由于設備以及材料體積的問題，不能對材料的整體進行準確的控溫處理。因此也就不能獲得整體均勻性的組織。一種材料的熟處理工藝會有很大的改進空間。一般地說，當鋼的化學成分一定時，由于熱處理制度不同，會出現不統的強韌性配合，對裝甲鋼來說則有可能出現不同類型的穿甲破壞，當調整鋼的強韌性配合在一定時，出現塑性穿孔和沖塞的混合型穿甲，此時才出現較高的背面強度極限。在這個實驗里通過傳統的熱處理工藝來改進GY4裝甲鋼的強韌性的配合的可能空間，以期望提高其抗彈性能。

關健字：熱處理；GY4裝甲鋼；抗彈性能

前言

裝甲鋼是鋼中比較特殊的一種，其性能要求高強度、高韌性、高硬度以及良好的焊接性，所以說它是代表著一個國家鋼鐵生產最先進的技術，也是代表著鋼鐵發展的最新方向。[1]裝甲鋼在淬火和回火過程中，淬火的主要目的是把奧氏體化后的工件全部淬成馬氏體。以便在適當的溫度回火后，能獲得所需要的綜合力學性能。另外由于裝甲鋼含有一定量的合金元素，所以使奧氏體獲得單一均勻的固溶組織也是淬火加熱的另一個目的[2]。因此在制定鋼淬火制度首先應考慮鋼的淬火溫度和在該溫度均勻化的時間。鋼的淬火溫度主要取決于鋼的臨界溫度（Ac1及Ac3），將鋼加熱到奧氏體區使鋼成為單一的奧氏體或大部分成為奧氏體并保溫一段時間使奧氏體均勻化。由下圖中可看出，原裝甲鋼原材質雖然進行了890oC、1.5小時的淬火，但奧氏體晶粒比較粗大，并且碳與合金元素仍然不能均勻分布，造成析出的碳化物也不能均勻的分布在鐵素體基體上。所以我們看到白色的鐵素體區域仍然占據了相當多的面積。

1.熱處理工藝的選擇試驗

人們淬火加熱的目的是希望通過較高的溫度在比較短的時間內促進晶粒細化，合金元素的均勻化，但由于是大塊厚的工件批量化生產，很難保證工件內部均勻化的很充分，兩在高溫下長時間保溫奧氏體晶粒又會長大[3]。如果我們所進行的二次調質處理在僅高于奧氏體化溫度幾十度左右進行保溫，在這個溫度保溫不僅可以進一步使成分均勻化，而且可以利用奧氏體的再結晶細化晶粒，那么表現出來的宏觀硬度應該比原材質高。因此我們在原有工藝的基礎上遵循傳統調質熱處理思路改進熱處理工藝來細化晶粒，并使碳化物分布更均勻化來提高裝甲鋼強度[4]。

按上述思路制定了熟處理工藝，試樣仍為調質態的GY4裝甲鋼，我們之所以選擇調質態的試樣，主要是因為在現有試驗條件下無法進行相同成分鋼料的冶煉，另外在我們所進行的工藝是調質處理也要把試樣加熱到奧氏體化溫度以上并保溫一段時間，所以沒有必要再進行退火處理，反而會導致可能的奧氏體晶粒粗大影響實驗效果。

表1 GY4裝甲鋼熱處理工藝參數

淬火溫度 780oC×0.5h 800oC×0.5h 820oC×0.5h 850oC×0.5h 890oC×0.5h

回火溫度 580oC×0.5h 580oC×0.5h 580oC×0.5h 580oC×0.5h 580oC×0.5h

600oC×0.5h 600oC×0.5h 600oC×0.5h 600oC×0.5h 600oC×0.5h

630oC×0.5h 630oC×0.5h 630oC×0.5h 630oC×0.5h 630oC×0.5h

650oC×0.5h 650oC×0.5h 650oC×0.5h 650oC×0.5h 650oC×0.5h

2.熱處理工藝的選擇試驗分析

對熱處理后試樣進行了布氏硬度測量，獲得的硬度值對照如3-1所示，中間的數據是調質處理后試樣的布氏硬度。

硬度值與淬火溫度和回火溫度的變化關系曲線圖如圖3-3所示，圖中每條線代表一個淬火溫度，表示在這一淬火溫度下，硬度與回火溫度的關系；而在X軸上確定某一回火溫度后，縱向表示的是淬火溫度與硬度的關系。

表2熱處理后GY4裝甲銹的布氏硬度

回火 淬火 780oC×0.5h 800oC×0.5h 820oC×0.5h 850oC×0.5h 890oC×0.5h

580oC×0.5h 202HB 255HB 309HB 329HB 278HB

6000oC×0.5h 191HB 249HB 285HB 302HB 2275HB

630oC×0.5h 198HB 249HB 255HB 275HB 257HB

650oC×0.5h 198HB 231HB 249HB 266HB 257HB

圖1不同熱處理工藝得到的GY4裝甲鋼的布氏硬度

從圖中可以更加直觀的看出GY4裝甲鋼布氏硬度值隨熱處理工藝的變化趨勢。經過熱處理后的鋼仍為調質態，組織為回火索氏體。在調質熱處理狀態下該組織有較高的強度，良好的韌性和塑性，因此具有良好的綜合機械性能。

參考文獻：

[1]譚偉.維修與再制造用TWE312R型焊接材料研制與應用[J]. 中國表面工程， 2011（06）

[2]楊鵬，邸會敏.不銹鋼鑄件低溫焊接工藝[J]. 甘肅科技，2011（03）

[3]楊炙坤，王宇琪，杜劭峰，吳彥平.超聲波沖擊提高高強度裝甲鋼焊接接頭疲勞強度的應用研究[J]. 新技術新工藝，2010（12）

[4]周琦，朱軍，尚晶，王克鴻.中碳調質高強鋼薄板機器人焊接工藝試驗研究