18MnNiCrMo 合金鋼沖擊性能不合分析

馬碩穎

18MnNiCrMo 合金鋼由模擬爐生產(chǎn)出的試驗(yàn)件（1#、2#、3#） 經(jīng)過理化實(shí)驗(yàn)室力學(xué)性能試驗(yàn)檢測(cè)，沖擊性能均＞165J，而18MnNiCrMo 合金鋼產(chǎn)品件（4#、5#、6#） 沖擊性能均＜47J，為找出產(chǎn)品件和試驗(yàn)件沖擊性能差別的原因，筆者運(yùn)用斷口觀察、能譜分析、夾雜物、晶粒度、金相組織等手段進(jìn)行分析。

1 理化試驗(yàn)

1.1 掃描電鏡觀察

宏觀觀察1#、2#、3# 試樣的斷口面呈纖維狀，通過掃描電鏡觀察試樣斷口的微觀形貌均為韌窩（見圖1、圖2）。

圖1 沖擊斷口低倍形貌

圖2 沖擊斷口微觀形貌

宏觀觀察4#、5#、6#試樣的斷口面，3 個(gè)試樣的斷口啟裂區(qū)很窄，瞬斷區(qū)均呈現(xiàn)結(jié)晶狀；通過掃描電鏡觀察斷口的微觀形貌發(fā)現(xiàn)斷口啟裂區(qū)均為韌窩，瞬斷區(qū)的斷裂源區(qū)及斷裂區(qū)的斷口形貌為解理+準(zhǔn)解理+少量撕裂嶺韌窩（見圖3、圖4）。其中，5#試樣在啟裂區(qū)與瞬斷區(qū)交界處、瞬斷區(qū)的斷裂源區(qū)附近發(fā)現(xiàn)有夾雜，對(duì)夾雜物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果顯示夾雜物的主要成分為O、Al、Mg，同時(shí)還有少量的Si、Ca、Mn、Fe 等。但夾雜物尺寸小且含量較少，對(duì)試樣的宏觀力學(xué)性能影響不大（見圖5）。

圖3 沖擊斷口低倍形貌

圖4 沖擊斷口微觀形貌

圖5 5#試樣夾雜物能譜成分分析結(jié)果

1.2 金相檢測(cè)

（1） 夾雜物和晶粒度

取2# 試樣和5# 試樣的沖擊殘樣進(jìn)行金相檢測(cè)。首先進(jìn)行夾雜物分析，試樣拋光后應(yīng)用金相顯微鏡觀察（見圖6、圖7），按照GB/T 10561-2005標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定試樣夾雜物類別和級(jí)別（見表1），結(jié)果兩個(gè)試樣夾雜物的級(jí)別較低，且沒有明顯區(qū)別；然后以4%硝酸酒精溶液腐蝕試樣，按照GB/T 6394-2002 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定試樣的晶粒度，結(jié)果2#試樣晶粒度為5.0～4.0，少量3.0，5# 試樣晶粒度為4.0～3.0，少量2.5。可見2#試樣的晶粒比5#試樣稍細(xì)一些 （見圖8、圖9）。

圖6 2#試樣夾雜物形貌

圖7 5#試樣夾雜物形貌

表1 非金屬夾雜物級(jí)別

圖8 2#試樣100X 晶粒度

圖9 5#試樣100X 晶粒度

（2） 顯微組織

最后，按照GB/T 6394-2017 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)2#試樣和5#試樣沖擊殘樣進(jìn)行組織檢測(cè)，2#試樣的顯微組織為回火索氏體（見圖10、圖11），5#試樣的顯微組織為貝氏體回火組織+少量回火索氏體（見圖12、圖13）。

圖10 2#試樣100X 顯微組織形貌

圖11 2#試樣500X 顯微組織形貌

圖12 5#試樣100X 顯微組織形貌

圖13 5#試樣500X 顯微組織形貌

2 分析討論

（1） 試驗(yàn)結(jié)果表明，18MnNiCrMo 合金鋼試驗(yàn)件斷口形貌為韌窩，18MnNiCrMo 合金鋼產(chǎn)品件斷口啟裂區(qū)均為韌窩，瞬斷區(qū)的斷裂源區(qū)及斷裂區(qū)的斷口形貌為解理+準(zhǔn)解理+少量撕裂嶺韌窩。

（2） 18MnNiCrMo 合金鋼試驗(yàn)件和產(chǎn)品件夾雜物沒有明顯區(qū)別，試驗(yàn)件晶粒度級(jí)別為：5.0～4.0，少量3.0，產(chǎn)品件晶粒度級(jí)別為4.0～3.0，少量2.5。

（3） 18MnNiCrMo 合金鋼試驗(yàn)件和產(chǎn)品件顯微組織有本質(zhì)區(qū)別，試驗(yàn)件顯微組織為回火索氏體，產(chǎn)品件顯微組織為貝氏體回火組織+少量回火索氏體。表明顯微組織不同是造成沖擊性能差別的最主要原因[1]。

3 結(jié) 語

由于18MnNiCrMo 合金鋼產(chǎn)品件熱處理溫度不均，未淬成全部馬氏體，回火后未能形成理想組織，導(dǎo)致沖擊韌性比試驗(yàn)件差。