分享：热处理工艺对小圆棒42CrMo钢组织及硬度的影响

42CrMo钢广泛应用于制造起重机承重轮、机车齿轮、曲轴、连杆等重要零件。小规格热轧态的42CrMo极易出现贝氏体组织，如果热轧后热处理工艺选择不适当，则钢材出现的非平衡组织将会导致经机械加工的零件后续淬火处理时变形严重，而且材料的硬度较高也不利于机械加工。本文对42CrMo小圆棒材经过正火、去应力退火、完全退火和等温退火处理后棒材的组织和硬度进行了研究。结果表明：小圆棒42CrMo在热轧状态下主要组织为贝氏体，经过完全退火及等温退火可获得铁素体和珠光体的平衡组织，得到硬度适中的钢材；经过正火和去应力退火处理后钢材的晶粒变细，但组织仍为贝氏体，其中正火处理后硬度未得到改善。

42CrMo钢具有良好的淬透性和高温强度，同时在淬水时材料变形小，调质后具有较高的疲劳强度及低温冲击韧性且无明显的回火脆性，被广泛应用于制造起重机承重轮、机车齿轮、曲轴、连杆等重要零件[1-3]。因其在工业制造中应用越来越多，对其内部组织的研究也倍受关注[4-6]。小规格热轧态的42CrMo极易出现贝氏体组织，且硬度高[7]。对材料采取先机械加工后淬火热处理，若钢材出现非平衡组织将会导致机械加工的零件在淬火时变形严重，而且材料的硬度较高不利于机械加工。为满足用户需求，本文研究了42CrMo小圆棒钢材在不同热处理状态下的显微组织和硬度。

实验材料

实验材料取自实际生产棒料42CrMo汽车钢，材料规格为f28 mm×200 mm。材料的化学成分范围见表1，热轧态下的金相组织如图1所示。

实验方法

对42CrMo钢进行不同热处理的工艺曲线见图2。在经过热处理的料段中间处切取试样，经研磨、抛光后，用体积分数为4%的硝酸酒精溶液腐蚀后进行金相组织观察，硬度试样加工后按GB/T231“金属材料布氏硬度实验”进行实验。硬度测试及金相组织的结果见表2和图3。

结果与讨论

42CrMo钢的相变温度AC1为730℃，AC3为800℃[8]，实际生产中42CrMo的终轧温度一般在900℃左右。由于材料规格较小，如果对热轧后的冷却速度没有进行有效控制，获得的钢材金相组织多为贝氏体，硬度高，不利于零件的机械加工，且非平衡态的组织会导致零件热处理后变形严重。

料段经正火处理后，虽经过奥氏体化，但冷却速度未得到控制，冷速较快，珠光体、铁素体转变时间不充分，最终得到的组织仍为大量贝氏体和极少量的珠光体，相比热轧态其组织得到细化，但钢材硬度并未得到明显改善，钢材的组织图片见图3(a)；料段经完全退火和完全等温退火，组织完全奥氏体化后，对冷却速度进行有效控制，缓慢冷却，其组织向铁素体和珠光体转变有充分、足够的时间，在到达贝氏体相变温度前已全部完成组织转变，最终两种工艺均可得到铁素体和珠光体平衡组织[9]，钢材的组织图片见图3(b)和3(c)；料段经去应力退火后，未经奥氏体化，组织无相变发生，原贝氏体组织无变化，但由于应力消除，钢材硬度降低，钢材的组织图片见图3(d)。

结束语

(1) 42CrMo小圆棒在热轧后未对冷速进行有效控制，钢材的金相组织主要为贝氏体，硬度较高。

(2)钢材经完全退火和等温退火后，可得到硬度适中的铁素体+珠光体平衡组织。

(3)钢材经正火处理后，由于规格小冷速快，钢材仍为贝氏体组织，且钢材硬度未得到明显改善。

(4)钢材经去应力退火后，钢材硬度降低但金相组织未得到改善。

文章来源——金属世界