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等温淬火对35CrMnSi组织与性能的影响

黄圣玲1，李威2
1.辽宁工程技术大学材料科学与工程系，辽宁阜新（123000）
2.北方重工沈阳矿山机械集团，沈阳（110000）
E-mail：[e-mail]，[e-mail]

摘要：本文通过确定淬火温度、等温温度，研究了不同等温时间下35CrMnSi钢的显微组

织、冲击韧性、硬度和抗拉强度变化规律。结果表明：等温时间为5分钟时，得到了B下+M

复相组织比单相马氏体组织性能优越，可得到较优良的机械性能。

关键词:35CrMnSi，等温淬火，B下+M复相组织

1.引言
截齿是采煤机的截割刀具，是采煤机的易损件。截齿性能要求具有强度高、耐磨性高、
寿命长等特点。目前国内截齿多采用35CrMnSi钢制造齿体，经淬火回火后使用，由于其强
韧性和耐磨性不高，使截齿的使用寿命降低，采煤机效率降低，采煤成本增加。因此，研究
截齿的截割性能、强度、可靠性及寿命对降低采煤截齿消耗量，提高劳动生产率，推广采煤
机械化，减轻井下工人的劳动强度等都是很有意义的。为提高齿体机械性能，减少井下运行

时磨损、弯曲及折断现象。本文研究了35CrMnSi钢复合组织（B下+M）机械性能及确定最
佳热处理工艺。

2.实验材料、设备及实验方法
2.1实验材料

本文选择常用的35CrMnSi钢为研究材料，其化学成分见表1，其Ac3温度为830℃，
Ms点温度为330℃。将35CrMnSi钢棒料改锻成试样毛坯，退火后加工成标准拉伸试样和冲
击试样。
表135CrMnSi钢的化学成分
Tab.1TheChemistrycompositionof35CrMnSisteel
化学元素CMnSiCr
含量/%0.350.951.231.22

2.2实验设备及实验方法

为了选择淬火加热温度，将试样在SX2-8-10型中温箱式电阻炉中加热到850℃、860℃
和870℃，保温时间均为20min，冷却方式为油冷。
为了确定等温温度，将经过850℃×20min加热的试样放在硝盐中等温，等温温度分别
选择为320℃、330℃、340℃和350℃，等温时间为70s，冷却方式采用油冷。
为了了解等温时间对组织的影响，将经过850℃×20min处理后的式样分别在等温温度
为340℃的硝盐浴中等温30s、50s、70s、100s，冷却方式采用油冷。
将经过上述处理后的试样分别进行磨制、抛光和腐蚀制成金相试样，并在XJL-02型立
式金相显微镜上观察金相组织、照相。
根据淬火温度，等温温度试验结果，确定热处理工艺（表2）。

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表235CrMnSi钢热处理工艺
Tab.2Theheattreatmenttechnologyof35CrMnSisteel

编号等温淬火加热规范淬火介质回火工艺
1850℃×20min
2850℃×20min+340℃×3min
3850℃×20min+340℃×5min油220℃×2h
4850℃×20min+340℃×10min
5850℃×20min+340℃×15min
将经过热处理的试样进行机械性能对比试验。在HR-150T型洛氏硬度计上测定钢的洛
氏硬度；在JB-30型冲击试验机进行冲击韧性试验；在WE-30型液压式万能试验机上进行
拉伸试验，并测定其抗拉强度，延伸率及断面收缩率则由拉断的试样对接后测得。

3.实验结果及分析
3.1加热温度对35CrMnSi钢显微组织的影响

将试样进行了不同的淬火温度处理后，其平均弦长和硬度如表3所示：

表335CrMnSi钢淬火后晶粒的平均弦长和硬度
Tab.3Themeanchordlengthandrigidityof35CrMnSisteelafterquench
热处理工艺平均弦长/mm硬度HRC
850℃×20min0.203255.3
860℃×20min0.205255.2
870℃×20min0.217655.0
由表3可以看出：随着淬火温度下降，晶粒平均弦长有所下降，其硬度也有所降低。这
说明形成奥氏体晶粒的大小与加热温度有直接关系。在加热时奥氏体的形成过程可以分为形
核和长大二个阶段，相变时，新相形成并不是在体系的每个点上同时发生的，而是在某些小
区域内开始，而后扩展到整体。一般固态相变中，新相的形核功在晶界或相界比在母相晶粒
内小。因此新相晶核总是优先在两相交界面上或晶界上出现。对于原始组织为铁素体加珠光
体的35CrMnSi钢，在临界区加热时奥氏体形成第一步是在铁素体-珠光体交界面上形核，而

后奥氏体晶核向α及Fe3C两个方向长大。随等温时间延长奥氏体逐