回火温度对30CrMnSiA棒料拉伸性能的影响

张颖蕊 张晓 刘珂

摘 要：本问采用不同规格的30CrMnSiA棒料在淬火温度885℃、回火温度510℃/490℃，淬火温度895℃、回火温度560℃/530℃热处理后，对试棒进行拉伸试验，研究30CrMnSiA棒料热处理中回火温度对拉伸性能的影响。

关键词：30CrMnSiA钢 拉伸性能 热处理

中图分类号：TG142 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（b）-0080-03

30CrMnSiA钢属中碳调质钢，具有较好的力学性能，良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳能力相当好。在淬火高温回火状态下具有较高的强度和足够的韧性，适用于制造航空重要锻件、机械加工零件、钣金件和焊接件，是飞机制造业中使用最广泛的一种调制钢[1]。

目前生产需要大量生产30CrMnSiA材料的机加件，同时对零件强度也有要求。为了实现30CrMnSiA热处理方法在生产中的应用，本课题选取了三种规格30CrMnSiA棒料进行试验，研究了材料的拉伸性能，优化了热处理工艺，从而实现了机加件的热处理。

1 试验方法及条件

1.1 试验设备

本试验在单位内部进行，热处理采用箱式电阻炉，拉伸试验采用拉伸试验机，设备均完好有效。此外对不同规格的材料成分送西部金属材料股份有限公司进行化验。

1.2 试验材料及方法

本试验材料为30CrMnSiA的棒材，规格为φ15mm、φ40mm和φ45mm。该材料的化学成分标准见表1。

热处理试验方法：三种规格材料各取8根制件，分a、b、c、d四组放入箱式电阻炉内进行热处理，工艺参数设置见表2。

拉伸试验方法：拉伸试验在拉伸试验机上室温环境中进行，按标准要求取样，取样尺寸见图1[2]。拉伸试验做12组，每组两根试样。

2 热处理工艺的确定

2.1 热处理的难点

30CrMnSiA材料加工的机加件多为受力件，对拉伸强度要求是一项关键技术指标，而在加工过程中材料进行的热处理工序质量，在后续检验时不易测量，需要在加工前确认热处理工艺。采用热处理主要有两项技术难点。

（1）热处理过程中可能因材料不合格导致材料形成新的内部缺陷。

（2）热处理过程中在加热炉内应保证均匀加热并热透零件。

2.2 30CrMnSiA材料的检验

本次选取的三种规格30CrMnSiA的材料化学成分含量如表3所示，对照表1可以看出材料均合格。

2.3 热处理参数的选定

热处理参数主要有淬火温度及保温时间、介质、回火温度及保温时间，热处理之前根据材料的种类、直径和零件的设计要求来选择合适的热处理工艺参数。

依据设计常用的σb=（1080±100）MPa和σb=（1175±100）MPa技术要求，根据30CrMnSiA材料试验件的热处理试验结果，初步制定了30CrMnSiA棒料的热处理工艺方案。经过大量试验，选用如表2所示参数，制件热处理后经超声波检测合格。

3 拉伸性能结果及分析

3.1 拉伸性能结果

根据多年生产经验，我们单位采用热处理温度为890℃的数值，而近期相关人员在实际热处理操作中发现热处理时设备有±5℃偏差，故本次试验采用885℃或895℃两个淬火温度进行分析。

拉伸性能试验结果见表4和表5。从30CrMnSiA试棒的拉伸强度可以看出，热处理后的强度均增强，拉伸试棒断裂在中间区域。

3.2 回火温度变化与材料的拉伸性能分析

根据表4绘制试棒-拉伸强度折线图，如图2所示。对拉伸试验数据进行分析，有以下两种情况。

（1）同一规格材料，a组试棒的拉伸强度低于b组试棒的拉伸强度。

（2）同一热处理工艺，试棒拉伸强度φ15>φ40>φ45。

根据表5绘制试棒-拉伸强度折线图，如图3所示。对拉伸试验数据进行分析，有以下两种情况。

（1）同一规格材料，c组试棒的拉伸强度低于d组试棒的拉伸强度。

（2）同一热处理工艺，试棒拉伸强度φ15>φ40>φ45。

4 实际零件的热处理

采用如上的试验参数 对实际零件进行热处理，零件机加效果良好，无损检测、硬度检测均符合要求。

5 结语

（1）通过工艺试验研究，可实现30CrMnSiA棒料的热处理。

（2）该钢淬透性不高，油淬时可以淬透直径25mm。采用同样的热处理工艺，材料直徑超过25mm后随着材料直径的增加，材料的拉伸性能降低。

（3）拉伸试验结果表明，30CrMnSiA材料热处理过程中在一定范围内降低回火温度，保持其余工艺参数不变，可以增强材料的拉伸强度。

参考文献

[1] 工程材料实用手册编辑委员会.工程材料实用手册[M].北京：中国标准出版社，2002.

[2] GB/T 228-2002，金属材料室温拉伸试验方法[S].北京：中国标准出版社，2002.