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30 Cr MoA钢螺栓紧固件最佳热处理工艺的研究

作者:admin来源:本网 日期:2017-6-28 14:14:20 人气: 标签:

  哈尔滨工程大学学报30CrMoA钢螺栓紧固件最佳热处理工艺的研究常铁军杨世伟1尹树桐龚正春2(1.哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001;2.哈尔滨锅炉厂黑龙江哈尔滨150040)理工艺中出现的质量问题展开对30CrMoA钢淬火和回火温度对组织和力学性能影响的研宄,并借助于电子显微镜对热处理工艺对显微组织的影响进行了深入研宄。在实验的基础上优选出的940 1.5h空热处理工艺不仅力学性能达到了检验标准的要求,而且组织形态也令人满意。

  CrMoA钢在汽轮机和锅炉制造业中主要用于制造工作温度在500 C以下的螺栓紧固件、法兰和螺母等,螺栓紧固件是锅炉生产中关键部件之一。30CrMoA钢是一种高强度高韧性的低合金结构钢,通常的使用状态为淬火+回火。哈尔滨锅炉厂采用30CrMoA钢作为锅炉紧固螺栓,使用温度为480C该厂采用传统的880C水淬620C回火1.5h的热处理工艺,要求热处理后性能符合该厂检验标准3084015(见表1)。但该厂生产的紧固螺栓几年来一直存在严重不符合检验标准的产品。该厂对1985年1月至1989年8月间生产的直径小于40 CrMoA紧固螺栓进行了性能统计(见表2),发现产品不合格的主要因素是强度指标ab和硬度值HB而其中因HB超出标准范围而不合格率竟占28%之多。

  硬度值HB是热处理工艺中最为敏感的指标,强度指标a和a与HB有直接的关系。运用最小二乘法在计算机上对统计的173个数据进行一元线性回归,得出a,a和HB的关系如下时间规格数量力学性能波动范围波动差值不合格率a/MPa54092738713.办14 199(常M((9C4lcTe)男山螨平知哈尔¥工皱她1遍副教宄方金属材料腠篇bookmark1该工艺处于检验标准的逼近图中值区的位置。

  1.2实验方法表3是实验用钢的化学成分,热处理采用H15箱式电阻炉,静拉伸试样按GB6397-86标准  冲击试样按GB/T229 -1994标准加工成U型缺口标准试样,在TB30B型冲击试验机上测出室温Ak值。硬度值在布式硬度计上测定HB值。金相试样用3%硝酸酒精溶液腐蚀金相组织,然后在Neophot-21型金相显微镜上进行组织分析;将金相试样进行深腐蚀后用S-240型扫描电镜进行高倍显微组织分析;用H-600型透射电镜进行碳化物形态、分布规律的观察与分析。

  保证书0 2实验结果与分析2.1力学性能测定及分析表4为力学性能测试结果。

  (a)为淬火温度相同(940C)不同回火温度对as,a!,和HB的影响;(b)为淬火温度相同(940 C)不同回火温度对,4和Ak值的影响。为各种热处理工艺与检验标准3084015的逼近图。

  可以看出,在淬火温度一定时,随回火温度的提高,as和ab明显下降,硬度值HB在回火温度超过640C时急剧下降。所以,640 C回火温度是HB非常敏感的温度,要想得到HB均匀的产品必须严格控制回火炉的炉温精度。由各种热处理工艺与检验标准3084015的逼近图,可以看到5h空热处理工艺的硬度值HB位于检验标准的上限位置,因此在实际生产中该工艺很难控制HB值的合格率,同时明显看出620C回火温度使HB值偏高,。在相配温度(620S下,h淬火温度越高时30疆(认钢>-日丑关系曲线由以上的统计分析可以推断:原热处理工艺不尽合理是造成较高不合格产品的主要原因。所以,探索30CrMoA钢螺栓紧固件的最佳热处理工艺,使得该产品在保证强度指标和外不低于检验标准的前提下,确保硬度值HB能够在检验范围的中值区是解决该难题的关键。

  1实验方案及实验方法1.1实验方案设计实验方案设计主要考查淬火温度和回火温度对组织和性能的影响,为此设计了850,880,910,个淬火温度;选择了620,640,650,660C4个回火温度,分别考查在相同回火温度情况下不同淬火温度对力学性能的影响和淬火温度相同不同回火温度对力学性能的影响。从中优选出最佳淬火温度和最佳回火温度的nbli硬度值HB也越高。

  表4不同热处理工艺状态下的力学性能编号热处理工艺少力学性能茚热处理工艺与检验标准3084015的逼近图从上述热处理工艺中很自然地优选出112该工艺的硬度值恰好在检验标准的中值区(HB268),而且强度指标ah也有一定的裕量(ah=用光学显微镜和扫描电子显微镜对不同淬火温度的显微组织进行了分析,分析发现,随着淬火温度的提高,组织中的马氏体含量加且马氏体板条随淬火温度的提高而细化,但当淬火温度超过970C时马氏体板条变粗。

  淬得到的光学金相组织,(c)为其相应的扫描电镜显微组织,(b)为940C水淬得到的光学不同回火温度对30CrMoA钢力学性能的影响Fig.织。可以看到880C水淬得到的组织为淬火马氏且可以明显看到,940C水淬组织中马氏体含量体(M)+残余奥氏体(A)+少量铁素体(F),940比880C水淬组织中马氏体含量要高并且马氏体°水淬组织为淬火马氏体(M)+奥氏体(A)而板条束比较细。

  的组织中的碳化物形态。可以明显看出,前者组织71994-2015ChinaAcademicournal冷得到的金相显微组织。可以明显看到,两种热处理工艺最终得到的显微组织在形态上有很大差异,两种组织虽然都是回火索氏体(S)但880C/30'水+620C/1.5h空热处理工艺得到的索氏体要比940C/30'水+650°C/1.5h空热处理工艺得到的索氏体要粗大得多,并且明显保留了原马氏体(M)的位向关系(见(a)(b))。此外,在对上述两种热处理工艺得到的组织,进行透射电镜分析时,发现两种组织中的碳化物形态也有很大处理工艺得到的组织中的碳化物形态,(d)为940C/30'水+650 5h空热处理工艺得到中以未溶碳化物为主,而后者明显有碳化物析出。

  由以上组织分析可以看出,原工艺采用880 C淬火温度明显偏低,使得碳化物未完全溶解,从而导致组织转变不完善,必然影响其机械性能。从工艺试验诸多工艺中优选出的940 650C/1.5h空热处理工艺不仅力学性能达到令人满意,而且组织转变产物也令人满意。

  3结论1.5h空的淬火温度和回火温度均偏低,因而得到的组织比较粗大。

  空热处理工艺使得强度指标和均有较大裕量且硬度值HB位于检验标准的中值区,该热处理工艺所得到的显微组织较为理想。

  严格控制回火温度及回火炉的均匀性和精度是保证硬度值HB合格的关键。

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