低碳貝氏體鋼HQ785熱處理工藝

■ 陳麗娟，趙永生，陳廣慧，陳煒，鄒鵬，王思倩

低碳貝氏體鋼碳含量較低，具有高強(qiáng)度、高塑性和韌性的特點(diǎn)，且焊接性能優(yōu)良。因其優(yōu)越的力學(xué)性能及焊接性能，且制造成本低廉，已被廣泛使用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各重要工業(yè)領(lǐng)域，但由于這類鋼的發(fā)展時(shí)間較晚，鋼種的強(qiáng)韌化及組織控制等問(wèn)題并未很好的解決，對(duì)這類鋼的發(fā)展與使用造成一定的困難。

為了對(duì)此種材料的使用提供有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，本文選用試驗(yàn)材料屈服強(qiáng)度為785MPa的低碳貝氏體鋼進(jìn)行研究，通過(guò)調(diào)整熱處理回火溫度，研究不同回火溫度對(duì)材料力學(xué)性能的影響。

1. 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)材料選用鍛造成形的屈服強(qiáng)度為785MPa的低碳貝氏體鋼，其化學(xué)成分如表1所示，鍛件供貨狀態(tài)鋼的力學(xué)性能如表2所示。本試驗(yàn)擬對(duì)試驗(yàn)用鋼進(jìn)行正火、淬火、回火處理，通過(guò)調(diào)整回火溫度，對(duì)試驗(yàn)用鋼在以下溫度進(jìn)行回火處理：570℃，600℃，630℃，660℃，將熱處理完成的試驗(yàn)用鋼加工成試樣，對(duì)試樣進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)及金相組織檢驗(yàn)，研究不同回火溫度對(duì)試驗(yàn)用鋼組織與性能的影響規(guī)律。

2. 試驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）回火溫度對(duì)力學(xué)性能的影響 試驗(yàn)用鋼經(jīng)過(guò)不同的回火處理后，其性能出現(xiàn)了較大差異，不同回火溫度下試驗(yàn)用鋼的強(qiáng)度變化及斷后伸長(zhǎng)率的變化如圖1所示，對(duì)沖擊性能的影響如圖2所示。

圖1 回火溫度對(duì)塑性的影響

表1 試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

由圖1可以看出，回火溫度在570～630℃時(shí)，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度在995～716MPa和1077～804MPa之間，從圖1中可以明顯看出，回火溫度升高到660℃時(shí)，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度都隨之降低很多，隨著回火溫度的不斷升高，試驗(yàn)用鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸降低，斷后伸長(zhǎng)率受回火溫度影響效果不是很明顯，但是從圖中能看出，斷后伸長(zhǎng)率隨回火溫度的升高逐漸增大。由圖2可以看出，沖擊韌度隨著回火溫度的升高呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

對(duì)試驗(yàn)用鋼進(jìn)行硬度檢驗(yàn)，硬度值隨回火溫度變化如表3所示，硬度值隨著回火溫度的升高逐漸降低。

（2）回火溫度對(duì)顯微組織的影響 進(jìn)一步研究回火溫度對(duì)785MPa級(jí)低碳貝氏體鋼微觀組織的影響，分別對(duì)對(duì)570℃、600℃、630℃、660℃等回火溫度下的試樣進(jìn)行金相顯微組織分析，顯微組織如圖3所示。

從圖3a中可看出，回火溫度為570℃時(shí)，回火組織為貝氏體和鐵素體，晶粒較細(xì)，且晶界清晰可見(jiàn)，晶界將組織分割成不同區(qū)域，同一區(qū)域內(nèi)的板條束排列方向一致，呈細(xì)長(zhǎng)的板條狀，隨著回火溫度的升高，如圖3b、3c可見(jiàn)，板條體束逐漸變寬，晶界逐漸變得不明顯，原排列方向一致的板條束逐漸向各個(gè)方向生長(zhǎng)，當(dāng)溫度升高到630℃時(shí)，如圖3d所示，由于再結(jié)晶作用的影響，組織中多邊形鐵素體逐漸增多，降低材料力學(xué)性能。

試驗(yàn)用鋼在回火后力學(xué)性能變化趨勢(shì)比較一致，主要是由于回火過(guò)程中貝氏體位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的回復(fù)軟化與碳的脫落綜合作用。試驗(yàn)用鋼屈服強(qiáng)度隨回火溫度的升高逐漸降低，由570℃回火時(shí)的995MPa下降到630℃時(shí)的716MPa，下降了279MPa，主要是由于回火后貝氏體鐵素體中多邊形鐵素體逐漸增多，受再結(jié)晶作用影響，細(xì)小均勻的等軸晶粒逐漸長(zhǎng)大，是晶粒粗化，使試樣用鋼的力學(xué)性能繼續(xù)降低。

圖2 回火溫度對(duì)韌性的影響

圖3 100倍下的顯微組織

表2 試驗(yàn)用鋼的力學(xué)性能

表3 回火溫度對(duì)硬度的影響

3. 結(jié)語(yǔ)

對(duì)低碳貝氏體鋼HQ785進(jìn)行正火，調(diào)質(zhì)處理，通過(guò)調(diào)整回火溫度，試樣用鋼的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度受回火溫度影響很大，回火溫度越高，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度越低，斷后伸長(zhǎng)率、沖擊吸收能量受溫度影響不大，隨著回火溫度升高，伸長(zhǎng)率及沖擊吸收能量增大。