20CrMnTi钢低温回火脆性试验.pdf

1997年第2期冶钢科技

⋯纠
一r
2OGrMnTi钢一般用于制造截面30ram类回火脆性)第一类回火脆性出现在所有的
以下，承受高速、中等载荷或重载荷及耐冲钢中．并且是不可避免的．叉田它在重复阿
击和抗摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮火时不再出现，也称为不可逆回火脆性。
轴、十字头等。鉴于20CrMnTi钢的强度和韧热处理时，注意避开低温回火脆区．便
性配台得很好，可代替昂贵的CrNi钢作渗可提高20CrMnTi锕的综台机构性能
碳钢使用．亦或作调质钢使用。
l试验材料与方法
但是，20CrMnTi钢淬火后，在200～
1．1试验用钢
400℃回火．其韧性变化曲线上将出现一个凹
各，即在320℃和330℃时，冲击韧性值最低，试验用锕20CrM一Tj的炉中化学成分及
材上化学成分见表1
这就是~：0CrMnTi钢的低温回火脆性(第一

表120CrMnTi钢化学成分

⋯炉中化学成丹L芋成甘
～CMnSIPSCTNiCl，TltjhnCTT

A2(102l(、92D．z8【1_01900111160030z1((j9(S-!，?l14一n7

Bg00201030．320．020u0111．110030¨009019098l150c)8：

从表1中可看出，A、B两炉钢的炉中化油冷淬、回火炉的炉温采J{j可控硅自动控
学成分(、Tj含量基本接近；而材上的化学制。
成分C、Ti含量差别较大。经淬、回火后的每批试样，由于低温回火
1．2试验步骤与方法温度不同而反映在冲击韧性上的差别是很明
试验分两次进行。试样从20mm轧材显的。从A炉号的试样中，选出冲击值最高
上切取．片车成15mm毛坯进行热处理。(12号)和最低(32号)试样的冲击断口．进行
第1次试验，选用A炉号试料，在150～光学显微镜和电子显微镜观察。
400C范围内，确定20个回火温度．每个回火
2试验结果与讨论
温度处理2个拉伸试样和冲击试样。
2．1回火温度对钢的机械性能的影响
第次试验，选用B炉号试料，在150～
图1为同一淬火条件下．不同同火温度
400℃范围内．硼定14个回火温度．每个回火
对A炉20CrMnTi钢机械性能、、8的
温度处理4个拉伸试样和冲击试样
影响。
两次试验的淬火。均在盐溶炉中加热，淬
图2为A炉和B炉两炉20CrMnT[锕
火工艺采用890℃15min油冷，860℃15min
的冲击韧性与国比温度的戈系。

-48·1997年第2期

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回温度／c

图320CrMnTi钢冲击断口形藐
图1回火温度对20CrMnTi钢的机械性能的影响
金相试样，在500倍光学显微镜下观察，其显
由图2可知，B炉钢的冲击韧性普遍高微组织无明显差别
于A炉钢的冲击韧性，显然是由于钢中c、采用电子显微镜对A炉钢的12号和B
Ti含量不同所致。同时，两炉20CrMnTi钢炉钢的32号两个试样的复膜进行观察发现，
出现回火脆性的程度亦有差异，A炉钢比B330℃回火后，32号试样为脆性断裂，以穿晶
炉钢明显断裂为主，并有少量格晶断裂沿晶断裂的晶
界面上有Ti(cN)或Ti(CS)的薄膜，如图4
～图7。l2号(a一97)试样以穿晶塑性断裂

g为主，也有少量穿晶准解理断裂及沿晶断裂，
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纤维区的微观形貌为韧窝。如图8、图9。
＼

伯
量

回戒温度／℃

图22~2rMnTi钢的冲击韧性与回火温度的关系

2．220CrMnTi钢低温回火脆性及显微观
察蓄
观察A炉钢的l2号和B炉钢的32号
图432号试样沿晶断裂及其晶界面上
两个试样的冲击断口发现，l2号冲击断口呈
的Ti(CN)薄膜×4000
纤维状；32号冲击断口呈结晶状，其形貌见

图3。23Ti对钢的机械性能的影响
将】2号和32号试样的冲击断口磨制成
Ti是强化铁素体的元素，它对钢的机械

冶钢科技·49·

性能的影响取决于Ti在钢中存在的形态，也
取决于Ti、c含量的比率。20CrMnTi钢中含
有微量的钛(006～0．12％)，其淬火温度

一般在86O～900℃，避免了碳化钛过多地溶
于奥氏体，与不舍Ti的钢相比，其强度将有
所提高，同时不影响钢的担性和韧性。由于具
有细化晶粒的作用，Ti虽然在一定程度上提
高钢的强度，但对钢的韧性，特别是低温冲击
韧性，不一定有所改善，因为固溶于铁素体中
的的脆化作用，会抵消因晶粒细化时对冲
击韧性所起的有利作用。图732号试样Ti(cs)的[tto]电子衍射谱
Ti可减低20CrMnTi钢在200～400℃
回火脆性，例如加Ti的钢比不加Ti的钢，回
火脆性有明显改善，而且以加入Ti+B的钢
效果最为显著0]。

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图8l2号试样穿晶塑性韧窝断裂4oo