為了滿足航天航空事業對高強度、高韌性鋼材的需要,20世紀70年代在28Cr3SiNiMoWVA鋼基礎上成功開發了30Cr3SiNiMoVA鋼(以下簡稱30Cr3鋼),在不明顯降低韌性基礎上適當提高了碳含量,同時簡化合金成分。30Cr3鋼具有高強度、高韌性、較高的高溫強度以及良好的加工成型工藝性和焊接工藝性等優點。
在應用中發現采用傳統熱處理工藝即成型后整體淬火強化容易導致工件嚴重變形,熱處理之后需要額外的畸變校正,增加工序和工時。采用形變熱處理新工藝后可有效減少變形,并能獲得良好的強韌性。回火作為最終性能的關鍵工序,溫度等因素對材料微觀組織有重要影響。研究人員對30Cr3鋼在形變熱處理過程中回火對組織和性能的影響進行了研究,并對30Cr3鋼形變熱處理后的回火組織進行了微觀分析,以確定最佳工藝參數。研究結果表明:
(1)形變熱處理中調質方式使30Cr3鋼獲得穩定的回火索氏體組織,具有較高的強度和韌性,有效地減少傳統熱處理對工件的過大變形;
(2)高溫回火對回火馬氏體的性能影響較大,生成的鐵素體決定了回火30Cr3鋼的力學性能,回火溫度越高,產生的鐵素體越多,拉伸強度性能降低越明顯;
(3)采用光學顯微鏡和SEM手段觀察微觀組織,發現在變形后的去應力回火過程析出彌散細小的碳化物,分布在鐵素體基體和晶界處,有效地抑制了晶粒滑動和位錯移動,從而提高了強度;大變形產生的高密度位錯提供了碳化物的析出位置和條件,但是隨著回火溫度的升高(超過400℃),碳化物長大明顯,更多鐵素體出現,沉淀強化和加工硬化減弱,抗拉強度下降。
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