热处理工艺对25CrNiWVA钢的组织和力学性能的影响

第21卷 第4期2001年12月

航 空 材 料 学 报

JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALS

Vol.21,No.4December2001

热处理工艺对25CrNiWVA钢的

组织和力学性能的影响

王毛球,董 瀚,惠卫军,赵肃武

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(1.钢铁研究总院,北京100081;2.抚顺特殊钢股份有限公司,辽宁抚顺112001)

摘要:研究了一种新型低合金超高强度钢25CrNiWVA经不同温度淬火和回火后的力学性能和微观组织的变化规律。结果发现,在900~940 淬火,340 左右回火时,25CrNiWVA钢的组织为均匀细小的回火马氏体,其力学性能分别达到: b 1500MPa, 0.2 1300MPa, 5 12%, 60%,Aku 50J。25CrNiWVA钢可以满足某些航空结构件高强度和高韧性的要求。关键词:超高强度钢;热处理;力学性能

中图分类号:TG142,TG156 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2001)04-0009-06

低合金超高强度钢如4340和300M等经淬火和低温回火后获得回火马氏体组织,具有较高的强度和比强度,在航空航天工业中有着广泛的应用。但是,由于低合金超高强度钢回火温度一般低于300 ,因此其使用温度也较低[1]。随着现代高速飞行器的发展,对材料的抗热性要求日益提高[2]。25CrNiWVA钢是一种新型低合金超高强度钢,其抗马氏体回火软化能力强,适合于工作温度稍高的结构件。与4340相比,25CrNiWVA钢的成分设计特点如下:通过增加Si含量和降低C含量抑制回火碳化物的析出,添加少量的V控制晶粒大小,添加W提高红硬性。 本文对不同淬火和回火工艺下,25CrNiWVA钢的组织和性能变化规律进行了研究,探索其最佳淬火回火工艺。

[1~4]

1.2 热处理工艺

将直径为 42mm的25CrNiWVA钢棒料加热改锻后加工成冲击试样毛坯(55mm 10mm 10mm)和拉伸试样毛坯( 12mm 65mm),在不同淬火温度(870~960 )下进行盐浴处理,并在不同的回火温度(200~430 )下回火,各试样的处理工艺示于表1。试样S1~S6用于考察回火温度的影响,而试样S7~S10则用于考察淬火温

度的影响。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验用25CrNiWVA钢是电渣重熔料,成分(wt%)为:C0.28,Mn0.70,Si0.95,P0.013,S0.005,Cr1.01,Ni1.00,W0.75,V0.10,Fe余量。利用热膨胀方法,测得其相变点温度依次为:Ac3=850 ,Ac1=735 ,Ms=340 ,Mf=200 。试验用25CrNiWVA钢原始组织的晶粒度如图1所示。经测定,平均晶粒直径约为20 m,晶粒度级别为8~9级。

收稿日期:2001-08-14;修订日期:2001-10-29

作者简介:王毛球(1970-),男,博士后,高级工程师。

图1 25CrNiWVA钢原始组织的晶粒度Fig.1 Prioraustenitegrainsizeofsteel25CrNiWVA

1.3 力学性能

热处理后的试样毛坯进行磨削精加工处理。单轴拉伸实验在AMSLER-50型材料实验机上按GB228-87和GB5028-85进行,试样标距为25mm,采用的应变速率为10-21/s。室温冲击实验在冲击机上按GB/T229-1994进行,采用夏比U型缺口试样。采用三点弯曲试验方法测试断裂韧度,试样厚度B=15mm。

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