浅析热处理工艺对稀土低合金钢组织和性能的影响

摘 要：对稀土低合金钢采用不同温度的热处理工艺，观察研究其组织和性能在不同热处理工艺下的变化和规律。结果表明，低合金钢的主要组织为索氏体和铁素体，在热处理过程中保持了马氏体取向。退火+调质后的铁素体组织为条状，正火+调质后的铁素体组织为针状，组织较细，与不同的热处理制度相比，正火+调质试样在回火温度 560℃条件时冲击抗力最好的。因此，在采用热处理对稀土低合金刚组织和性能进行提升的时候，可以采用合理的热处理工艺有效地提高钢的强度和韧性。在实际生产中，可根据不同的性能要求选择不同的热处理方法。

关键词：人处理工艺;稀土;低合金钢;组织;性能

随着我国煤矿综合机械化开采技术的广泛应用和不断完善，大型机械化开采设备正朝着生产效率高、使用寿命长的方向发展，安全可靠这是刮板输送机皮带在煤矿生产中的一个重要装置。中间槽是刮板输送机的本体和物料储存机构。其性能直接影响刮板输送机的可靠性和耐久性，进一步提高设备和金属材料的整体性能是煤矿机械合金集约化生产市场的迫切需要。合金化和热处理是提高钢结构整体性能的两种有效途径，低合金钢Zg30Mnsimo是常用于中间螺母主体侧和破碎机锤体侧的材料。稀土是一种具有高化学活性的元素[1]。溶解在钢液中后与氮、氢、氧、硫、磷等杂质有很强的亲和力和吸附性。溶解在钢中的稀土通过扩散机制在晶界附近富集，晶界得到强化，晶界杂质的偏离可以提高钢的耐磨性和切削加工性等与晶界有关的性能，本文采用不同热处理工艺对添加符合稀土低合金钢组织和性能的影响，帮助工业了解其变化规律，从而能得到合理应用。

一、试验材料与方法

（一）试验材料

本实验是以z30Mnsimo为基体，添加稀土复合材料改性的低合金钢，采用5吨碱性氧化法熔炼，在添加量为0.4%的袋中开孔法添加稀土，并以标准铸造硅藻土试棒为试件进行浇注。用德国QSN750型真空直读光谱仪对样品的化学成分进行了分析。分析结果见表1。本试验所用材料特别适用于中槽和压锤，钼、钒、铬等能提高钢的强度和硬度，起沉淀硬化和谷类加工作用的强碳化物元素。轨道铜不利于塑性和韧性，但它有利于腐蚀和耐磨性，使介质槽在恶劣环境中的耐久性得以提高。通过合金化，可以从细小的晶粒中获得温度。同时，合金元素制成的碳化物能在一定程度上抑制裂纹的连续扩展，使槽材具有较好的强度和韧性，满足刮板输送机运行中介质槽的机械独立性要求[2]。

（二）热处理工艺

样品在sx-4-10电阻炉中热处理。有六种热处理方案，预处理采用退火和正火，淬火过程相同，即在920℃下保持4个小时之后再后从窑中冷却水，水温约为15 ℃;在回火的是时候一般采用560℃左右（不超过20℃），回火之后进行空冷。

（三）试验方法

通过显微镜对经过热处理工艺之后的稀土低合金钢的组织进行观察，利用SHSHT4106型1000kN 万能试验机和JB-30B摆锤式冲击试验机进行力学性能测试，采用HBRV-187.5型布洛维硬度计进行硬度测试，充分测试其性能的改变。（注意的是，此次观察实验在室温下进行）。

二、热处理工艺对稀土低合金钢组织和性能的影响分析

第一，经过退火+回火和正火+回火的ZG3MnsiMores的主要组织为马氏体取向的索氏体和铁素体，经过退火+回火的铁素体组织为条状，晶粒尺寸为7.5;+温度正火后的铁素体为针状，晶粒尺寸為8.0，样品经正火处理后，其微观结构较均匀。

第二、对比结果表明，样品的整体性能强于燃烧的临时性试验。正火强度和应变以560℃为最佳，屈伸强度973Mpa，抗拉强度1047Mpa，断裂伸长率12.5%，抗冲击强度60j/cm2，当温度提高到580℃时，试样的屈服强度和抗拉强度分别提高5%和4%。断裂伸长率保持不变，冲击强度达到70j/cm2。与540℃下的试样性能相比，温度的提高不仅可能改变强度;同时试样的塑性和韧性也因此可以根据不同的性能匹配需要选择不同的热处理工艺进行实际生产[3]。

第三，在不同预处理条件下，试样经威慑和温度处理后的冲击断裂是一种典型的韧性断裂。正火后试样冲击断口的韧窝中只出现少量圆形夹杂物，且盘状沙丘较小，能较好地吸收冲击能量;正火后试样冲击断口比较光滑，沟槽较少，主要是准劈裂。正火处理的z30Mnsimore的抗冲击性能较好。

参考文献

[1]任向前，付胜敏，李海，明科宇.热处理工艺对稀土低合金钢组织和性能的影响[J].中国铸造装备与技术，2020，55（03）：28-32.

[2]王彦华，贾祥才.热处理工艺对低合金钢组织和性能的影响[J].铸造技术，2013，34（04）：429-431.

[3]姜利坤，刘金海，李国禄，郭建斌，贾志琴.热处理工艺对低合金钢组织和性能的影响[J].铸造，2009，58（02）：148-150.

作者简介：

王林（1972-），男，安徽，大专，高级工，研究方向：热压.热处理。