25CrNi12MoV材料的热处理工艺试验

刘晓荣，赵 微，茆 亮

(北方重工集团热处理分公司，辽宁沈阳 100141)

25CrNi12MoV材料的热处理工艺试验

刘晓荣，赵 微，茆 亮

(北方重工集团热处理分公司，辽宁沈阳 100141)

对头轮轴用25CrNi12MoV钢进行了热处理工艺试验、力学性能检测和显微组织观察。发现25CrNi12MoV钢经常规低温退火处理后，硬度略有降低，同时获得良好的综合力学性能。可作为机械性能要求较高，不适合淬火的形状复杂、易变形的零件用钢。因此，不适合作为头轮轴用钢。

25CrNi12MoV;工艺试验;硬度;力学性能

我公司出口印度的一台链篦机上的头轮轴，原图纸采用材质为42CrMo，技术要求:调质硬度241～286 HB。印方在招标审核时，要求用25CrNi12MoV替代原材质 42CrMo，其它技术要求未做改变。25CrNi12MoV为低碳高合金钢，尤其含Ni量较高，能否达到图纸技术要求，没有相关标准及资料可参考，只能通过热处理工艺试验，获取相应的工艺参数。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

25CrNi12MoV钢的化学成分见表1。

表125 CrNi12MoV钢的化学成分(质量分数，%)Table 1 Chemical composition of 25CrNi2MoV steel(ω，%)

从上述材料的化学成分可看出，此材料既不同于超低碳的超高强度钢-马氏体时效钢［1］，也不同于含 Cr、Ni量较高的奥氏体不锈钢［2］。

1.2 试验方案

首先对去掉两端料头的锻后毛坯轴(锻件厂家已做完全退火处理)检测硬度，轴端横截面心部硬度为420 HB;外圆面硬度为410 HB，硬度偏高。轴最大的轮廓尺寸为φ310 mm×5150 mm，采用线切割机从轴头切取φ270 mm×160 mm试块，进行热处理常规软化退火试验。工艺曲线见图1。

图1 试块退火工艺曲线Fig.1 Annealing process curve of test block

检测退火轴头的硬度为350 HB，硬度略有下降，但仍高于图纸要求的硬度241～286 HB。在轴头试块上，采用线切割加工，分别切取2件φ25 mm×160 mm性能试棒及1件30 mm×30 mm×160 mm试块，轴头试块宏观形貌见图2。

图2 切取性能试棒和试样的轴头Fig.2 Shaft head from that is cut performance test bar and sample

将φ25 mm×160 mm试棒进行性能检测，结果见表2。从表2的检测结果可以看出，25CrNi12MoV钢的退火性能非常优良，具有高强度、塑性和韧性，性能值甚至优于JB/T 6396—2006标准中常规合金结构钢各种材料的调质性能。金相组织为回火马氏体，见图3。

表2 2件轴头试棒退火的性能检测结果Table 2 Test results of 2 pieces shaft head bar after annealing

图3 轴头试棒块经680℃退火后的金相组织Fig.3 Metallographic structure of shaft head bar after 680℃annealing

由于退火后试棒的硬度高于图纸要求的硬度241～286 HB，为此将30 mm×30 mm×160 mm试块进行多次工艺试验，见表3。

2 讨论与分析

从上述各种工艺试验可以看出:25CrNi12MoV试样经过低于680℃的退火处理后，硬度略有降低，为350～360 HB;750℃以上温度退火、高温固溶处理、正火处理等硬度较高，为390～490 HB。对于这种低碳高镍的合金钢，无论是采用含Cr、Ni较高的奥氏体不锈钢、超低C高Ni马氏体时效钢的固溶处理;还是采用常规合金钢的完全退火、高温回火、循环退火等处理都无法降低硬度，且退火组织均为回火马氏体，显然此种材料有极好的抗回火稳定性［3］。锻后经完全退火炉冷即可获得高强度、高硬度的马氏体;再经常规低温退火处理后获得回火马氏体，且具有优良的综合性能和较高的硬度，说明此种材料有极高的淬透性和抗回火稳定性。815℃固溶处理的硬度高于1000℃固溶处理的硬度，应为高温固溶处理后，残余奥氏体较多所致。

表3 小试块工艺试验及结果Table 3 Process tests and results for small sample

上述工艺试验也说明25CrNi12MoV材料采用现有的工艺方法，无法达到图纸规定的241～286 HB硬度要求，最终印方放弃采用此材料制造头轮轴，仍采用42CrMo。

3 结论

1)25 CrNi12MoV钢锻后经完全退火、炉冷后硬度高达410 HB，说明材料有极高的淬透性;

2)25 CrNi12MoV钢锻后经完全退火，再680℃低温退火后，硬度降至约350 HB，同时获得超过标准所列的各种常规合金结构钢的优良调质性能。采用低于680℃的常规低温退火处理，硬度基本不变，组织为回火马氏体，说明此材料有极高的抗回火稳定性。

3)对于综合机械性能要求较高、不适合采用淬火处理的易变形件，可采用25CrNi12MoV钢制造，仅需锻后退火。

［1］王笑天.西安交通大学金属材料学［M］.北京:机械工业出版社，1987:102-105.

［2］中国机械工程学会热处理学会.热处理手册:第四卷热处理质量控制及检验［M］.4版，北京:机械工业出版社2009:521-522.

［3］刘永铨.东北工学院［M］.北京:冶金工业出版社，1987:128-129.

Heat Treatment Process Tests of 25CrNi12MoV Materials

LIU Xiao-rong，ZHAO Wei，MAO Liang
(Heat Treatment Company of Northern Heavy Industry，Shenyang Liaoning 100141，China)

The heat treatment process test，mechanical properties and microstructure observation of 25CrNi2MoV steel as head wheel shaft material have been carried out.After low temperature annealing，the hardness of 25CrNi2MoV steel is slightly lower，but has good comprehensive mechanical properties.It can be used for parts that have high performance requirements，complex shape and easily deformation which is not suitable for quenching.So 25CrNi2MoV steel is not suitable for the head wheel shaft.

25CrNi2MoV;process test;hardness;mechanical properties

TG156

A

1673-4971(2014)05-0044-03

2014-07-18

刘晓荣(1962-)，女，正高，主要从事金属材料及热处理工艺、生产、金相检验等一线的技术管理工作。

联系电话:13609895451;E-mail:bfzglxr@163.com