正火(淬火)温度及回火温度对ASTM A668 CL.E钢性能的影响

王维宁

(齐齐哈尔理工职业学院，黑龙江161042)

正火(淬火)温度及回火温度对ASTMA668CL.E钢性能的影响

王维宁

(齐齐哈尔理工职业学院，黑龙江161042)

通过研究奥氏体化温度、冷却方式、回火温度对ASTM A668 CL.E钢强度、塑性及韧性的影响，确定最合理的热处理工艺为870℃奥氏体化后加速冷却+670℃回火。

ASTM A668 CL.E钢；回火温度；力学性能

ASTM A668 CL.E钢属低碳低合金结构钢，其热处理工艺通常为正火(允许加速冷却)+回火。本文主要通过研究实际生产中两个大锻件(A件、B件)热处理参数(奥氏体化温度、冷却方式、回火温度)对ASTM A668 CL.E钢强度、塑性及韧性的影响，确定本材质大锻件最合理的热处理工艺，最终确保强度和塑韧性的最佳搭配，满足大锻件技术条件要求。

1 试验材料及试验内容

用化学分析仪对ASTM A668 CL.E钢A件、B件化学成分进行检测，化学成分见表1。

在实际生产中，A件、B件采取的热处理工艺见表2，锻件的性能要求值见表3。

A件、B件实际成分相当于国产35Mn钢，从表1可得出A件碳当量为0.61，B件碳当量为0.62，A件、B件实际成分相差不大。A件、B件AC1温度为727℃，AC3温度为790℃，此材质正常的正火温度应选择850±10℃。为提高锻件强度，A件实际正火温度选用900℃。第一次回火温度选用580℃，热处理后冲击不合格，然后再经610℃、640℃补充回火。B件经870℃淬火+640℃回火后，强度和冲击均合格，但冲击值较低，为保证B件强度和塑韧性的最佳搭配，又进行670℃补充回火。

表1 化学成分(质量分数，%)Table 1 Chemical composition(mass fraction,%)

注：A件、B件H含量都为0.5×10-6。

表2 热处理工艺Table 2 Heat treatment process

表3 性能要求Table 3 Requirements of properties

2 力学性能及金相组织

(1)A件经不同温度回火后的性能检验结果见表4。

图1 A件经不同温度回火后的金相组织Figure 1 Metallographic structure of specimen A after tempering at different temperatures

图2 B件经不同温度回火后的金相组织Figure2 Metallographic structure of specimen B after tempering at different temperatures

表4 900℃空冷+不同回火温度后的性能结果Table 4 Results of properties after air cooling at 900℃and tempering at different temperatures

表5 870℃水冷+不同温度回火后的性能结果Table 5 Results of properties after water cooling at 870℃ and tempering at different temperatures

A件经不同温度回火后的金相组织情况见图1。

(2)B件经不同温度回火后的性能结果见表5。

B件经不同温度回火后的组织情况见图2。

3 分析讨论

(1)A件经900℃正火+580℃、610℃、640℃回火后的强度、塑性均满足要求，但冲击值都不合格。回火温度从580℃升至640℃时，屈服强度和抗拉强度均呈下降趋势，屈服强度下降约10 MPa，下降缓慢。抗拉强度下降约25 MPa。610℃和640℃回火温度下的强度值基本不变。冲击值均不合格，随回火温度升高，冲击值反而下降，610℃和640℃回火后的冲击值相差不大。640℃回火后的组织与580℃、610℃回火后的组织明显不同，铁素体含量较少，呈块状分布，3个温度回火后的组织并无明显异常。

(2)B件经870℃水冷+640℃、670℃回火后的强度、塑性、韧性均合格。回火温度从640℃提高到670℃时，屈服强度下降30 MPa，抗拉强度下降45 MPa，塑性指标升高，冲击值增加约一倍。640℃回火后的组织与670℃回火后的组织相差不大，组织无异常。

(3)900℃正火后无论回火温度的高低，冲击均不合格。870℃水冷后冲击均合格。A件、B件主要差别在于奥氏体化温度、冷却速度。A件即使奥氏体化温度较高，但冷却速度不够的情况下冲击仍不容易合格，之后提高回火温度补充回火后对冲击值改善不大。B件冷却速度足够大的情况下，提高回火温度后冲击值明显改善。因此，本材质大锻件为达到技术条件要求，在实际生产中选择的最合理热处理工艺应为870℃奥氏体化后加速冷却+670℃回火。

[1] 夏立芳.钢的热处理工艺学.哈尔滨工业大学出版社，2012.

[2] 康大韬，叶国斌.大型锻件材料及热处理.龙门书局，1998.

编辑 杜青泉

1on the Properties of ASTM A668 CL.E Steel

WangWeining

By researching on the influence of austenitizing temperature, cooling method and tempering temperature on the strength, plasticity and ductility of ASTM A668 CL.E steel, it is confirmed that the most reasonable heat treatment process is accelerated cooling after austenitizing at 870℃+tempering at 670℃.

ASTM A668 CL.E steel; tempering temperature; mechanical property

2013—11—12

王维宁(1986—)，女，教师，助工，研究领域：锻件热处理教学工作，金相检验，超高温共聚焦激光显微镜的设备研究与应用。

TG156

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