探讨30CrMnTi合金的处理工艺

贾鹏飞

摘 要：近些年随着国家现代化建设发展的需要，对合金材料的研制和应用重视程度逐渐加强，其中对于合金处理工艺的改进与完善尤为重视，这对我国未来合金材料的性能和质量提高具有深远的影响。30CrMnTi合金是我国现阶段正在进行分析与改进的一种重要合金材料。本研究作为一次对目前30CrMnTi合金的处理工艺的细致思考，旨在探讨处理路线对合金性能的影响，这对进一步增强30CrMnTi合金实用性与扩大其应用范围具有积极的作用。

关键词：30CrMnTi；合金；处理工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.009

0 前言

在进行现代化的建设过程中对于合金的应用越来越广泛，是因为合金较传统的金属材料具有更多的优势；合金能够很好地将多种金属的特点进行综合，同时还能够增强金属材料的稳定性，在使用过程中更能满足社会的应用要求。30CrMnTi合金就是近些年出现且应用前景较好的一种新型合金材料，它主要的合金成分就是铬、锰以及钛。在广泛的应用过程中，将这几种金属元素各自的特点实现较好的结合，从而使30CrMnTi合金作为一种基本的材料。进一步完善30CrMnTi合金的处理工艺是该合金材料未来发展的一个重要方向。

1 不同热处理工艺路线对合金性能的影响

1.1 不同状态下30CrMnTi合金的性能

目前，30CrMnTi合金主要作为机械制造行业中所需要的齿传件的基材，如齿轮、齿轮轴以及蜗杆等零部件，这些零部件的应用工况特点是工作过程中需要受到反复、较大的重负荷；所以这就要求30CrMnTi合金在性能上有着较为突出的抗拉、抗疲劳、抗冲击等强度、韧性以及硬度；在根本上要求材料有很好的淬透性。而且30CrMnTi合金材料的冲击韧性是一个有待进一步加强的特性，在这方面上较20CrMnTi合金材料存在一定的差距。在不同状态下30CrMnTi合金材料的性能会受到一定的影响，低温状态下30CrMnTi合金的性能较为稳定，不易在外界环境作用力下改变固有的形态；高温状态下30CrMnTi合金的性能稳定性较差，极易受到外界的影响而改变形态以及结构，相关研究表明温度越高，应力峰值出现的越早，数值越小；所以要在30CrMnTi合金材料的应用过程中考虑对环境因素的调控。通常情况下30CrMnTi合金材料在高温的过程中有改变自身的特性，所以基于这一特性可以对其进行直接淬火处理，使30CrMnTi合金材料的强度性能得到进一步的提高，同时增强其耐磨性。在正常的使用时所经历的温度变化一般不会对30CrMnTi合金材料造成严重的影响，对于温度的控制较为容易。另外在不同冲击力度下30CrMnTi合金材料所表现的性能也有较大的不同，相关研究表明在温度T=900，950，1000，1050，1100℃时，其应力峰值分别为从开始随着变形量的增加而变形抗力值逐渐上升，直至上升到某一峰值，故而30CrMnTi合金材料所能够承受的冲击力是在一定的范围内，一旦超过该范围30CrMnTi合金材料就会有较为显著的变化，对30CrMnTi合金材料造成的机械损伤一般是不可逆的，所以要对环境中的冲击力进行较好的控制。

1.2 不同处理工艺下30CrMnTi合金的显微组织

30CrMnTi合金材料在进行热处理时，一般要经过淬火、油冷、回火、水冷以及空冷等重要过程工艺环节，这些工艺对于提高30CrMnTi合金材料的强度以及稳定性有直接的影响作用。在进行不同的处理工艺过程中，30CrMnTi合金材料显微组织的状态具有较大差异，因此研究在不同阶段30CrMnTi合金材料的显微组织状态是进一步完善30CrMnTi合金材料性能的根本前提。首先在淬火过程中，30CrMnTi合金材料在850℃时，其显微组织进行一定的热分离，结构变得较为松散，这时利于30CrMnTi合金材料中各分子的自由运动，均匀进行分布。在经历油冷到温度为820℃过程中，30CrMnTi合金材料中的各分子运动状态开始趋于稳定[1]。随着温度逐渐下降的过程，30CrMnTi合金材料中各分子在迅速降温的过程中经过分子间的相互作用紧密地结合到一起，提高了30CrMnTi合金材料的稳定性以及强度。回火过程是使材料基体组织得以进一步稳定的过程。水冷过程使30CrMnTi合金材料温度进一步的降低，保证在短时间内使30CrMnTi合金材料温度下降到相应的状态，获得较高强度以及硬度。最后的空冷使30CrMnTi合金材料的温度回到室温，此时的30CrMnTi合金材料获得理想的性能和稳定的组织结构。

1.3 不同处理工艺下的30CrMnTi合金的显微结构

在不同的处理工艺过程中，30CrMnTi合金材料的显微结构也是进行不断变化的，在常温状态下30CrMnTi合金材料的显微结构较为稳定，但是随着温度的改变，30CrMnTi合金材料的显微结构会产生较大的改变。30CrMnTi合金材料处理工艺的过程中，在经历淬火温度时，30CrMnTi合金材料经过专业的结构分析仪器的监控可以得到，其显微结构十分松散，各分子的位置在热运动中进行不断的变化，此时的结构十分混乱。后续的工艺过程中随着温度的降低30CrMnTi合金材料的显微结构也在不断的稳定，其中最为稳定的就是空冷过程后[2]。经过处理工艺进行处理的30CrMnTi合金材料与未经处理的30CrMnTi合金材料相比，其显微结构有一定的不同，经过处理后使得30CrMnTi合金材料中各分子更加均匀的分布，进一步的提高了30CrMnTi合金材料的稳定性与强度。

2 分析30CrMnTi合金的处理工艺

2.1 观察不同工艺条件下合金的组织结构

30CrMnTi合金材料的组织结构就是在外部能够进行体现的结构，在不同的工艺条件下30CrMnTi合金材料的组织结构将产生较为显著的差异。淬火的高温下30CrMnTi合金材料的组织结构是趋于液态状，此时利于30CrMnTi合金材料内部的分子运动重排。在油冷中30CrMnTi合金材料的外部形态改变程度较小，其组织结构也是处于较为松散的状态。水冷以及空冷的过程中温度条件逐渐下降，这时的30CrMnTi合金材料的刚性逐渐体现，组织结构也逐渐稳定不再变化，处理后的30CrMnTi合金材料具有规则的组织结构，这样在对其进行应用的过程中更能表现出优越的强度。

2.2 时效性对合金性能的影响

时效性在30CrMnTi合金材料处理工艺中也具有重要的影响作用，所以要保证30CrMnTi合金材料的强度以及淬透性就要保证严格的时效性。进行处理工艺的过程中要对各个步骤所需要的处理时间进行保证以及严格的控制。严格的掌握时间不仅能够很好的保证30CrMnTi合金材料的质量以及稳定性，还能极大程度上降低处理工艺所需要的经济成本，对于30CrMnTi合金材料处理工艺的改进和完善具有现实的指导意义。

2.3 不同处理工艺的效果

常见的处理工艺有渗碳技术以及碳氮共渗技术等，经过表面渗碳技术进行硬化处理，具有良好的加工性，并有效的提高抗疲劳性能。在不同的处理工艺中所产生的效果具有较大的不同，所以在进行30CrMnTi合金材料处理时要对不同的环节进行全面的了解与掌握，根据不同的要求合理的选择适合的处理工艺，保证处理后所得到的30CrMnTi合金材料达到预想的结果。

3 结束语

现阶段对30CrMnTi合金材料的处理工艺正在进行不断的改进与完善，这对于未来工业材料领域的建设与发展具有积极的作用，相信在广大材料研究者不断的努力下，30CrMnTi合金材料处理工艺水平将有极大程度的发展和提高，进而能够满足生产与建设的需要。

参考文献：

[1]侯智鹏，杨卯生，赵昆渝等.高溫与应力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni 齿轮轴承钢微观组织演变[J].钢铁，2014，49（04）：80.

[2]孙震，胡芳友，崔爱永等.1Cr12Ni3Mo VN 激光改性熔覆的组织与耐磨性[J].四川兵工学报，2014（02）：134-136.