发布时间 : 星期四 文章30CrMnSi Ni2A飞机起落架热处理工艺设计解析 - 图文更新完毕开始阅读01a95b4453d380eb6294dd88d0d233d4b04e3f48
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）
图3 正火工艺曲线
图4 30CrMnSiNi2A钢去应力退火工艺曲线
图5 30CrMnSiNi2A钢热处理工艺（淬火加回火）曲线
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图6 真空热处理工艺曲线
7 阐述30CrMnSiNi2A钢退火、淬火、回火、渗氮热处理工
艺理论
7.1正火与去应力退火工艺原理
均匀的细珠光体（或超细珠光体），具有最佳的综合机械性能。其强度、塑性、韧性、耐磨性能是最佳状况。发明人将这种珠光体称为理想的珠光体组织，获得这种珠光体的正火方法称为理想正火。其主要机理是：抑制高温奥氏体过饱和碳从奥氏体脱溶，使之在低温阶段析出为碳化物。从而抑制粗珠光体，形成细珠光体（索氏体或屈氏体），抑制、细化先共析铁素体，抑制网状渗碳体和网状铁素体。抑制共析、先共析石墨化转变[5]，将工件加热至较低温度，保温一定时间后冷却，使工件发生回复，从而消除残余内应力的工艺称为去应力退火。冷形变后的金属在低于再结晶温度加热，以去除内应力，但仍保留冷作硬化效果的热处理，也称为去应力退火。
在实际生产中，去应力退火工艺的应用要比上述定义广泛得多。热锻轧、铸造、各种冷变形加工、切削或切割、 焊接、热处理，甚至机器零部件装配后，在不改变组织状态、保留冷作、热作或表面硬化的条件下，对钢材或机器零部件进行较低温度的加热，以去除（全部或部分的）内应力，减小变形、开裂倾向的工艺，都可称为去应力退火。由于材料成分、加工方法、内应力大小及分布的不同，以及去除程度的差异，去应力退火温度范围
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很宽。习惯上，把较高温度下的去应力处理叫作去应力退火，而把较低温度下的这种处理，称为去应力回火，其实质都是一样的[6]。
7.2 淬火工艺原理
(1)回火温度为625-655℃、保温60min左右时可以获得均匀的回火贝氏体组织。其综合力学性能均超过要求。抗拉强度可达628MPa以上[7]。屈服强度可达562MPa以上。伸长率达21％以上。20℃冲击功达到220J以上。
(2)淬火组织为淬火马氏体加少量淬火贝氏体的组织：经过回火后．随着回火温度的不同及回火时间的延长组织逐渐粗化，在635℃时的组织状态为板条贝氏体加粒状贝氏体及少量铁素体的组织。
(3)随回火温度的升高，组织内部的位错密度逐渐降低；位错的形态也由原来的平直型占多数，演化为位错胞。
30CrMnSiNi2A钢Ms点以上采用等温淬火工艺，其强度指标随等温温度升高而降低， 且低于淬火200℃回火的指标值，而塑性、韧性指标相对于淬火200℃回火有明显提高，硬度稍有降低。在340℃等温淬火获得最佳性能组合。表明：该钢Ac3以上200℃回火可以获得组织细小均匀的板条马氏体和残余奥氏体，控制超高温淬火加热保温时间，既能保证奥氏体化又可以获得细小奥氏体晶粒，从而显著提高了该钢的强韧性。
实验测得的不同热处理制度下的30CrMnSiNi2A钢试样硬度值如下表所示[8]：
表4 热处理制度及硬度值
30CrMnSiNi2A热处理制度
正火 860℃淬火
860℃淬火，200℃回火油冷 860℃淬火，300℃回火油冷 860℃淬火，400℃回火油冷 860℃淬火，500℃回火油冷 860℃淬火，600℃回火油冷
硬度（HRC）
19 51 49 46 44 39 34
经正火处理后30CrMnSiNi2A钢试样的硬度值最低，淬火后钢试样的硬度值最高，淬火后回火处理的试样其硬度值随回火温度的升高而降低。图11所示为30CrMnSiNi2A钢试样硬度值随回火温度变化曲线[9]。
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B50484644HRC424038363432200300400500600（℃）T
图7 30QMnSiNi2A钢试样硬度值随回火温度变化曲线
7.3 回火工艺理论及原则
由回火温度对力学性能的影响曲线得出，该钢在200~300℃之间有一个较宽的回火温度区可保持力学性能的稳定。力学性能的这一特征主要归因于ε－碳化物的稳定和残余奥氏体的热稳定性较好。抗拉强度（σb）随回火温度的升高逐渐降低。σ0.2随回火温度先升高后降低，约在320℃左右达到峰值，320℃以后随回火温度升高，σ0.2逐渐下降。该钢技术条件规定的回火温度范围为200~300℃，由图12可知，在该钢强化元素C、Si等含量较高时，可以采用较低的温度回火，从而使该钢具有较高的强度。在强化元素含量低σ0.2富裕量不大的情况下，应采用较高的温度回火，从而可以确保σ0.2大于规定指标。
冲击韧性随回火温度变化非常明显。随回火温度逐渐上升，冲击韧性下降，550℃达到最低值，550℃以后随回火温度急剧上升。用扫描电镜对不同回火温度冲击断口的观察结果表明，断口特征与冲击韧性随回火温度的变化是一致的。350℃以前回火，断口以韧窝为主，从310℃开始出现了准解理特征，但所占比例很少；400℃回火，准解理特征明显增多；450~550℃回火，断口以沿晶为主；600℃回火，以韧窝为主[10]。
30CrMnSiNi2A钢900℃淬火的组织为高密度位错板条M 体，很少量的BL、孪晶M 体及AR。AR沿M体板条边界分布。随着回火温度的提高，M板条不再平直，边沿不再明锐，600℃回火，α相已开始发生再结晶；较低温度回火时，从过饱和α固溶体中析出弥散的ε-碳化物，一直到350℃回火，ε-碳化物仍部分存在；从350℃开始，板条边界上的残余奥氏体明显分解为渗碳体；400℃回火，板条边界AR完全分解，晶内渗碳体普遍长大；回火温
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