热处理工艺对45CrNIMo1VA超高强度钢组织性能的影响作用

张继红 沈阳市装备制造工程学校机械工程系

随着现代化经济技术的不断发展，在航空领域得到了广泛的应用，因此对于超高强度的钢结构材料也提出了更高的要求，在超高强度的钢当中，45CrNIMo1VA得到了相当广泛的应用，由于其强度高、屈强比高、韧性高且抗裂纹程度高，因此受到了导弹以及飞机制造领域的青睐，其中强度高和屈强比较高、其韧性和抗裂纹的扩展能力也相对较高且抗腐蚀能力相对较高成为了45CrNIMo1VA的显著特点，在宇航工业方面材料方面发挥了巨大的作用。在热处理工艺当中，可以利用其淬透性高以及热处理工艺范围相对宽广的特点，来对其综合使用性能的分析。

一、超高强度钢

自20世纪40年代以来，在生产领域当中出现的超高强度的钢具有比强度、屈强度、耐磨性以疲劳强度和加工工艺性能都相对较高的特点，在航空制造领域行业受到了广泛关注，可以应用于制造生产关键部位当中，比如飞机起落架、称重构件、传动系统零件、主梁和涡轮发动机部位等，在超高强度钢的定义当中，一般都会认为抗拉强度大于1 380mpa，屈服强度大于1 200mps的合金钢称之为超高强度钢。

二、45CrNIMo1VA在热处理工艺当中超高强度钢组织和性能的影响

(一)材料以及实验方式

在本文当中，在真空感应炉的作用下，结合电渣重熔法来对钢铁进行化学冶炼，其中钢的化学成为为C0.49，Mn0.78，Si0.26，S0.012,P0.018,Ni0.50,Cr1.04，Mo0.96，V0.09，在力学性能和物理性能的实验当中，根据不同的实验进行棒材、板材或者热轧管当中进行选取实验，在盐浴炉中进行加热的正火或者是淬火可以用于实验当中，但是其中的回火操作需要在马弗炉中进行。针对于热处理之后的样品进行性能的测试，可以利用光学显微镜来对钢本身的金相组织进行观察，利用电子显微镜来对组织结构以及断口的形状样貌进行观察。

(二)实验结果

在分析研究钢的临界点和等温转变曲线和连续冷却转变曲线之间所呈现出的变化状态过程当中，利用热膨胀仪器来对钢的临界点进行测定，在经过热磁仪进行等温转变曲线测定的时候，如图1所示，利用金相法进行校对之后，等温时间从试验来进入到等温炉当中开始计算，利用高频感应加热方式来实现来钢的连续冷却转变曲线的有效测定，示意图如图2所示。

图1 45CrNIMo1VA的钢的奥氏体等温转变曲线

图2 45CrNIMo1VA钢的奥氏体连续冷却转变曲线

从图2当中可以观察到，如果冷却速度在小于每小时105℃的时候，在高温区域当中，将试验样品放置，在区域内可以实现奥氏体的转变，逐渐的转变为铁素体以及珠光体，对于奥氏体来说，在480℃的温度下就会转化为贝氏体，但是对于贝氏体的转化来说，需要保持在105℃到980℃的范围内进行转化。对于珠光体区域和贝氏体区域的分离现象，主要是在钢材进行强碳化的作用下形成了铬、铝以及钒物质，并且实现了珠光体区域和贝氏体区域的分离。在贝氏体区域当中，将连续冷却转化曲线对比等温转变曲线，连续冷却的曲线要偏右下方，造成此种原因的现象主要是在冷却的时候钢材所产生的热滞效应所导致的。

钢组织和性能的影响因素分析的过程当中，退火工艺属于一个重要的因素，利用钢材在生产过程当中的多次退火现象来对珠光体转变产物的获取，其产生获取的物质在硬度方面相对较低，但是其具备较高的可塑性，称之为珠光体。在退火工序当中，主要在马弗炉中当中实现马氏体加贝氏体向珠光体的有效转化。在时间不变的情况下，回火温度和硬度的数值呈现反比的现象，也就是说回火温度升高的状态下硬度值会相对应的下降。

三、结语

综上所述，45CrNIMo1VA钢在进行奥氏体化进行冷却的时候，会发生铁素体和珠体本身的转变，在295℃到510℃的范围内会发生贝氏体的专变，在不同的温度下会发生不同的转变，因此可以利用预冷淬火处理。钢本身的奥氏体等温和连续冷却转变的曲线可以实现材料的热处理和焊接工艺，因此钢本身的淬透性良好，并且钢的最佳温度处理制度方面也需要根据实际情况来进行设置，对于钢材来说最终的热处理制度处理之后在强韧性方面相对良好。■