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1力學(xué)性能分析

圖1為不同熱處理工藝條件下30MnSi鋼的拉強度。可以看出，當(dāng)回火工藝相同時，淬火溫度為910~990℃時，30MnSi鋼的強度較高。在熱處理后要保持材料的抗拉強度高于1420MPa，其回火溫度應(yīng)控制在390~430℃。表1和表2為不同熱處理處理工藝條件下30MnSi鋼的力學(xué)性能。可以看出，當(dāng)回火溫度為390℃時，性能滿足要求。當(dāng)回火溫度為430℃時，只有淬火溫度在910~990℃時，性能才滿足要求。

2耐延遲斷裂性能分析

圖2為不同熱處理工藝條件下30MnSi鋼的延遲斷裂性能。可以看出，回火溫度為390℃時，試樣的延遲斷裂時間隨淬火溫度的升高而先上升后下降。雖然試樣的力學(xué)性能都能滿足要求，但耐延遲斷裂性能差異較大，也就是說淬火溫度對PC鋼的耐延遲斷裂性能影響較大[2]。當(dāng)淬火溫度為870℃時，由于低溫下淬火材料的回火溫度較低，使材料的韌性變低，耐延遲斷裂性也較低，所以導(dǎo)致延遲斷裂的時間變短為30h。當(dāng)淬火溫度為950℃時，試樣的耐延遲斷裂性能達到了FIP實驗的要求。當(dāng)回火溫度為430℃時，淬火溫度為910℃和990℃時斷裂的時間都增加且與在950℃淬火時相同。當(dāng)回火溫度為390℃時，淬火溫度為910℃和990℃時其耐延遲斷裂性能遠不如950℃淬火時的性能。這說明，耐延遲斷裂性能隨著回火溫度的升高而提高，且獲得較好的延遲斷裂性能的淬火溫度的范圍變大[4]。當(dāng)在較低的溫度下回火時，試樣的耐延遲斷裂性能不能滿足FIP實驗的要求。而在高溫下回火時，則可以滿足FIP實驗的要求。所以，當(dāng)PC鋼的強度滿足要求時，適當(dāng)?shù)奶岣呋鼗饻囟瓤稍黾硬牧系哪脱舆t性能。

圖3為不同淬火溫度下試樣的微觀組織。可以看出，當(dāng)淬火溫度為950℃時，所得組織是細小且均勻的回火屈氏體。淬火溫度為990℃時，組織是較粗大的回火屈氏體。淬火溫度升高到1030℃時，組織較粗化且板條之間的距離變大，但其延遲斷裂性能的差別并不是晶粒尺寸所影響的。實際上，當(dāng)奧氏體的溫度升高時，鋼中合金元素的分布位置會發(fā)生變化。因為材料中Mn的含量比較高，Mn對延遲斷裂較敏感[3]。這些都導(dǎo)致了當(dāng)奧氏體化溫度大于950℃時，溫度越高材料的耐延遲斷裂性能越差。

圖4為不同回火溫度下30mnsipc鋼的TEM形貌。可以看出，回火溫度為390℃時，可以清晰的看到馬氏體板條界，并在界面上可觀察到析出的薄片狀碳化物。該碳化物為收集氫的陷阱，如果這種碳化物連續(xù)的分布在馬氏體的邊界，則進入到鋼中的氫會富集在晶界處，導(dǎo)致晶界脆化，從而使延遲斷裂變得敏感。當(dāng)回火溫度從390℃升高到430℃后，析出的滲碳體會聚集粗化，并變?yōu)榍逦貤l狀的滲碳體。細小的碳化物會彌散的分布，從而較小應(yīng)力集中，使界面能降低，斷裂時間變長，從而使其耐延遲斷裂性能增加[5]。當(dāng)回火溫度升高到470℃時，滲碳體會球化。當(dāng)回火溫度繼續(xù)升高時，較小的碳化物顆粒會逐漸溶解，大的顆粒會長大，當(dāng)溫度升高到一定程度后，細粒的碳化物會逐漸聚集并粗化，會出現(xiàn)更加粗大的滲碳體和鐵素體顆粒，其強度和硬度都較低。

3結(jié)論

（1）回火溫度相同時，30MnSiPC鋼的耐延遲斷裂性能隨淬火溫度的升高先升高后降低，390℃回火950℃淬火后，材料有較好的耐延遲斷裂性能。（2）當(dāng)30MnSiPC鋼的強度滿足要求時，適當(dāng)?shù)奶岣呋鼗饻囟瓤稍黾硬牧系目寡舆t性能。（3）回火溫度為430℃，淬火溫度為910~990℃時，都可以獲得較好的耐延遲斷裂性能。

作者：鐘云燕單位：四川理工學(xué)院