高溫形變淬火工藝

高溫形變淬火是將鋼材或工件毛坯加熱至穩(wěn)定奧氏體區(qū)域，保溫適當(dāng)時(shí)間后，在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行形變并淬火的熱處理工藝。這種方法能夠提高鋼的強(qiáng)度，改善塑性、韌性，減小回火脆性的敏感性，提高在低溫環(huán)境下的脆斷抗力。與普通熱處理比較，某些鋼材經(jīng)高溫形變淬火，能提高抗拉強(qiáng)度10%~30%，提高塑性40%~50%。一般非合金鋼、低合金鋼均可采用這種熱處理。已在多種調(diào)質(zhì)鍛件上獲得應(yīng)用。

高溫形變淬火工藝對(duì)鋼材無(wú)特殊要求，在碳鋼及低合金鋼上均可實(shí)現(xiàn)。此外，由于形變溫度較高，形變易于進(jìn)行，所以在一般鍛軋?jiān)O(shè)備上都可進(jìn)行形變，故得到了比低溫形變淬火更廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)高溫形變淬火后鋼材的拉伸性能可達(dá)到：抗拉強(qiáng)度2058~ 2646MPa，屈服點(diǎn)1862~2254MPa，伸長(zhǎng)率70%~10%，斷面收縮率25%~40%。與普通熱處理相比較，高溫形變淬火可使鋼材的拉伸性能提高10%～30%，有時(shí)可達(dá)40%，塑性提高40%~50%，高溫形變淬火對(duì)鋼材有良好的強(qiáng)韌化效果，可有效地提高工件在復(fù)雜應(yīng)力下工作的可靠性。

高溫形變淬火還能顯著地提高鋼的沖擊韌度，在排除非馬氏體組織的情況下，高溫形變淬火能夠降低不可逆回火脆性，消除可逆回火脆性。

高溫形變淬火對(duì)鋼材的疲勞極限也有良好的作用。例如，經(jīng)高溫形變淬火及300℃回火后，55Si2、50CrMnA鋼的疲勞極限分別為617MPa和588MPa，而經(jīng)普通熱處理后的疲勞極限則分別為519MPa和510MPa，即疲勞極限提高了20%左右。此外，高溫形變淬火還可以提高鋼材的熱強(qiáng)性、斷裂韌度及裂紋擴(kuò)展功等。

工藝參數(shù)對(duì)高溫形變淬火的強(qiáng)韌化效果有很大的影響。因此，選擇合適的工藝參數(shù)就顯得特別重要。高溫形變淬火的工藝參數(shù)包括：形變溫度、形變量、形變后淬火前的停留時(shí)間及形變淬火后的回火溫度等。

(1)形變溫度。形變溫度越低，形變淬火后的強(qiáng)度越高，從提高鋼材強(qiáng)度的角度出發(fā)，形變溫度應(yīng)盡可能低些，以防高溫形變后淬火前（或高溫形變過(guò)程中）奧氏體發(fā)生再結(jié)晶而影響高溫形變淬火的強(qiáng)韌化效果。

(2)形變量。在高溫形變淬火時(shí)，形變量與鋼材強(qiáng)韌性效果之間的關(guān)系比較復(fù)雜，常因鋼材的化學(xué)成分不同而分為兩種類型：一種是隨著高溫形變淬火時(shí)形變量的增大，鋼材的強(qiáng)度、塑性不斷增加，這種類型的鋼材如45CrNiMnSiMoV、40Cr2Ni4SiMo鋼等；另一類是在高溫形變淬火時(shí)，鋼材的拉伸性能隨著變形量的增大先增后減。高溫形變淬火時(shí)，形變量為25%~40%鋼的強(qiáng)度及塑性最優(yōu)，隨著形變量繼續(xù)增大，拉伸性能隨之降低，即存在一最佳變形量。對(duì)于一般鋼材，高溫形變淬火時(shí)的最佳形變量為25% ~40%，強(qiáng)韌化效果達(dá)到極值。上述現(xiàn)象是由于在高溫形變淬火時(shí)，鋼材的形變強(qiáng)化與形變過(guò)程中或變形后淬火前奧氏體的再結(jié)晶弱化綜合作用的結(jié)果。

Cr、Mo、W、V、Mn、Ni和Si等合金元素延緩?qiáng)W氏體的再結(jié)晶過(guò)程，所以鋼中如含有這類元素?cái)?shù)量較多，即使高溫形變量很大，再結(jié)晶也不易進(jìn)行，因而強(qiáng)韌化效果隨變形量的增大而增大。相反在其他成分的鋼中，當(dāng)形變量不大時(shí)，形變強(qiáng)化起主導(dǎo)作用，因此，隨著形變量的增大，強(qiáng)化效果增大；超過(guò)最佳形變量后，隨著形變量的增大，奧氏體的再結(jié)晶弱化起主導(dǎo)作用，強(qiáng)化效果隨之降低。

(3)形變后淬火前的停留時(shí)間。高溫形變淬火過(guò)程中，形變后淬火前的停留時(shí)間對(duì)鋼的強(qiáng)化效果有影響，效果也因鋼材成分不同而已。一般規(guī)律是：對(duì)碳鋼及低合金鋼要求形變后立即淬火；對(duì)中合金鋼則允許有一段時(shí)間的停留；而對(duì)于高合金鋼，為了得到最佳的力學(xué)性能，形變后必須有一較長(zhǎng)時(shí)間的停留。

(4)回火溫度。高溫形變淬火后必須進(jìn)行回火處理，回火工藝則因工件的用途不同而異。對(duì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件可進(jìn)行低溫(100~ 200℃)回火，要求塑性高，在低溫或高溫工作的工件則應(yīng)進(jìn)行高溫回火。應(yīng)該指出，對(duì)相同類型的工件，經(jīng)高溫形變淬火后，可應(yīng)用比普通淬火后低的回火溫度，而不致發(fā)生脆性斷裂。

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