淺析熱處理工藝對稀土低合金鋼組織和性能的影響

摘 要：對稀土低合金鋼采用不同溫度的熱處理工藝，觀察研究其組織和性能在不同熱處理工藝下的變化和規律。結果表明，低合金鋼的主要組織為索氏體和鐵素體，在熱處理過程中保持了馬氏體取向。退火+調質后的鐵素體組織為條狀，正火+調質后的鐵素體組織為針狀，組織較細，與不同的熱處理制度相比，正火+調質試樣在回火溫度 560℃條件時沖擊抗力最好的。因此，在采用熱處理對稀土低合金剛組織和性能進行提升的時候，可以采用合理的熱處理工藝有效地提高鋼的強度和韌性。在實際生產中，可根據不同的性能要求選擇不同的熱處理方法。

關鍵詞：人處理工藝;稀土;低合金鋼;組織;性能

隨著我國煤礦綜合機械化開采技術的廣泛應用和不斷完善，大型機械化開采設備正朝著生產效率高、使用壽命長的方向發展，安全可靠這是刮板輸送機皮帶在煤礦生產中的一個重要裝置。中間槽是刮板輸送機的本體和物料儲存機構。其性能直接影響刮板輸送機的可靠性和耐久性，進一步提高設備和金屬材料的整體性能是煤礦機械合金集約化生產市場的迫切需要。合金化和熱處理是提高鋼結構整體性能的兩種有效途徑，低合金鋼Zg30Mnsimo是常用于中間螺母主體側和破碎機錘體側的材料。稀土是一種具有高化學活性的元素[1]。溶解在鋼液中后與氮、氫、氧、硫、磷等雜質有很強的親和力和吸附性。溶解在鋼中的稀土通過擴散機制在晶界附近富集，晶界得到強化，晶界雜質的偏離可以提高鋼的耐磨性和切削加工性等與晶界有關的性能，本文采用不同熱處理工藝對添加符合稀土低合金鋼組織和性能的影響，幫助工業了解其變化規律，從而能得到合理應用。

一、試驗材料與方法

（一）試驗材料

本實驗是以z30Mnsimo為基體，添加稀土復合材料改性的低合金鋼，采用5噸堿性氧化法熔煉，在添加量為0.4%的袋中開孔法添加稀土，并以標準鑄造硅藻土試棒為試件進行澆注。用德國QSN750型真空直讀光譜儀對樣品的化學成分進行了分析。分析結果見表1。本試驗所用材料特別適用于中槽和壓錘，鉬、釩、鉻等能提高鋼的強度和硬度，起沉淀硬化和谷類加工作用的強碳化物元素。軌道銅不利于塑性和韌性，但它有利于腐蝕和耐磨性，使介質槽在惡劣環境中的耐久性得以提高。通過合金化，可以從細小的晶粒中獲得溫度。同時，合金元素制成的碳化物能在一定程度上抑制裂紋的連續擴展，使槽材具有較好的強度和韌性，滿足刮板輸送機運行中介質槽的機械獨立性要求[2]。

（二）熱處理工藝

樣品在sx-4-10電阻爐中熱處理。有六種熱處理方案，預處理采用退火和正火，淬火過程相同，即在920℃下保持4個小時之后再后從窯中冷卻水，水溫約為15 ℃;在回火的是時候一般采用560℃左右（不超過20℃），回火之后進行空冷。

（三）試驗方法

通過顯微鏡對經過熱處理工藝之后的稀土低合金鋼的組織進行觀察，利用SHSHT4106型1000kN 萬能試驗機和JB-30B擺錘式沖擊試驗機進行力學性能測試，采用HBRV-187.5型布洛維硬度計進行硬度測試，充分測試其性能的改變。（注意的是，此次觀察實驗在室溫下進行）。

二、熱處理工藝對稀土低合金鋼組織和性能的影響分析

第一，經過退火+回火和正火+回火的ZG3MnsiMores的主要組織為馬氏體取向的索氏體和鐵素體，經過退火+回火的鐵素體組織為條狀，晶粒尺寸為7.5;+溫度正火后的鐵素體為針狀，晶粒尺寸為8.0，樣品經正火處理后，其微觀結構較均勻。

第二、對比結果表明，樣品的整體性能強于燃燒的臨時性試驗。正火強度和應變以560℃為最佳，屈伸強度973Mpa，抗拉強度1047Mpa，斷裂伸長率12.5%，抗沖擊強度60j/cm2，當溫度提高到580℃時，試樣的屈服強度和抗拉強度分別提高5%和4%。斷裂伸長率保持不變，沖擊強度達到70j/cm2。與540℃下的試樣性能相比，溫度的提高不僅可能改變強度;同時試樣的塑性和韌性也因此可以根據不同的性能匹配需要選擇不同的熱處理工藝進行實際生產[3]。

第三，在不同預處理條件下，試樣經威懾和溫度處理后的沖擊斷裂是一種典型的韌性斷裂。正火后試樣沖擊斷口的韌窩中只出現少量圓形夾雜物，且盤狀沙丘較小，能較好地吸收沖擊能量;正火后試樣沖擊斷口比較光滑，溝槽較少，主要是準劈裂。正火處理的z30Mnsimore的抗沖擊性能較好。

參考文獻

[1]任向前，付勝敏，李海，明科宇.熱處理工藝對稀土低合金鋼組織和性能的影響[J].中國鑄造裝備與技術，2020，55（03）：28-32.

[2]王彥華，賈祥才.熱處理工藝對低合金鋼組織和性能的影響[J].鑄造技術，2013，34（04）：429-431.

[3]姜利坤，劉金海，李國祿，郭建斌，賈志琴.熱處理工藝對低合金鋼組織和性能的影響[J].鑄造，2009，58（02）：148-150.

作者簡介：

王林（1972-），男，安徽，大專，高級工，研究方向：熱壓.熱處理。