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原始组织对20CrMnMo钢亚温淬火力学性能的影响

张世英，迟长志
辽宁工程技术大学材料科学与工程系，辽宁阜新（123000）
E-mail：[e-mail]
摘要：本文对20CrMnMo进行了不同原始组织处理，分别对试样进行亚温淬火处理，再
研究其微观组织和机械性能。研究结果表明：20CrMnMo钢经过预淬火+770℃亚温淬火
+200℃低温回火后的组织（板条马氏体+条状铁素体）形态和分布较为均匀，并且具有良好

的强度和塑性配合，其抗拉强度为σb=1026.23Mpa，断面收缩率为ψ=54.95%，延伸率为
δ=15.40%；
关键词：双相钢，形变强化，时效，亚温淬火

1.引言
随着钢铁工业和汽车工业的发展，不仅要求钢具有较高的强度，而且还要有较好的塑性、
韧性。普通的热处理方法大大提高了材料的强度，但塑性不好，通过亚温淬火热处理易于获
得具有综合性能优良的双相钢[1]。双相钢其组织特征为：铁素体基体上分布有一定数量的
马氏体。强硬的马氏体相在钢中起到强化作用，提高钢的强度，高延性的铁素体则赋予钢较
好的延展性。二者相互协调，所以双相钢有着良好的强塑性配合[2]。从而得到了在基本上不
损害钢的塑性的前提下，提高钢的强度的目的。较好地解决了其它强化手段在提高钢的强度
的同时，也损害了钢的塑韧性的这一众所周知的矛盾，较好的满足了成型和使用两方面的
性能要求。可以根据不同的用途通过改变热处理工艺参数(温度、时间)来调整双相钢的两相
相对含量，从而调整双相钢的性能，所以临界区热处理被认为是一种挖掘材料潜力，提高材
料强韧性的一条重要途径。

2.实验材料及试样制备方法
2.1实验材料的化学成分

本文选择常用的20CrMnMo钢为研究材料。其化学成分见表1，临界温度分别为
Ac1=710℃，Ac3=830℃。
表120CrMnMo钢化学成分
Tab.2-1TheChemistrycompositionof20CrMnMosteel
化学元素CMnCrMo
含量/%0.181.101.120.23

2.2试样的制备方法

钢材原始状态为热轧态，机加工成直径为Ф8mm、标距为40mm的圆形标准拉伸试样
和10×10×55mm的夏比V型缺口冲击试样。

2.3实验方法
为了了解原始组织及加热温度对对显微组织与性能的影响，将试样分为两组分别进行正
火和预淬火原始组织处理。正火将试样加热到890℃，保温半个小时，之后空冷。预淬火将
试样加热到850℃，保温16分钟，再油淬。之后将试样在SX2-8-10型中温电阻炉中加热到
双相区进行淬火，热处理规范如表2

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表2热处理规范
Tab.2-2ThePrincipleoftestSamplebyheattreatment

热处理工艺
原始组织淬火加热淬火介质回火工艺
编号
01750℃×16min200℃×150min
珠光体
02770℃×16min油200℃×150min
03+790℃×16min200℃×150min
铁素体
04820℃×16min200℃×150min
05750℃×16min200℃×150min
06770℃×16min油200℃×150min
07马氏体790℃×16min200℃×150min
08820℃×16min200℃×150min

将回火的试样在WE-30型液压万能试验机上进行拉伸试验。并测定其抗拉强度，延伸
率和断面收缩率则由拉断的试样对接后测得。在HR-150T型洛氏硬度计上测定双相钢的洛
氏硬度。
将经过上述处理后的试样分别进行磨制，抛光制成金相试样，将金相试样在XJL-02
型立式金相显微镜上观察金相组织，并照相。

3.实验结果及分析
3.1显微组织分析

实验采用热轧态20CrMnMo钢，经过正火和预淬火处理，其原始组织如图1所示。

ab
图120CrMMo钢原始组织400×(腐蚀液3-4%的硝酸酒精溶液)（a淬火态b正火态）
Fig1Themicrostructuresofhotrolled20CrMnMosteel

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图220CrMnMo钢不同温度加热淬火组织400×(腐蚀液3-4%的硝酸酒精溶液)
a、b730℃,c、f750℃,d、g770℃,e、h800℃
a、c、d、e淬火态b、f、g、h正火态
Fig.2Themicrostructuresof20CrMnMosteelbydifferentquenchingtemperature

20CrMnMo钢经不同的预处理