淬火温度对20CrNi2Mo钢力学性能的影响

20CrNi2Mo钢是一种低碳低合金结构钢，其合金元素含量低，可以作为表面强化型的渗碳钢应用于渗碳齿轮、渗碳轴承等零件上；也用作整体强化型的高强度和超高强度合金结构钢，根据其使用条件和作用，对其力学性能有一定的要求。按其使用状态的热处理工艺划分，20CrNi2Mo钢属于淬火加低温回火钢，因此研究不同淬火温度对其力学性能的影响十分重要，尤其是强度和塑性的变化规律。

试验用钢为低碳低合金20CrNi2Mo钢，Ac3约810℃。通过TSMAN直接光谱仪测得其化学成分（质量分数，%）为：C0.19，Si0.25，Mn0.55，Cr0.52，Ni1.68，Mo0.23，S0.007，P0.005，Fe余量。将试样在真空炉中进行淬火处理，淬火温度分别为900、1000、1100、1200℃，保温时间为1h，采用5%冰盐水进行快速冷却，然后在200℃保温2h回火处理；最后精加工成标准拉伸试样，每组拉伸试样加工3根。

根据GB/T228.1-2010标准在Instron8501试验机上完成轴向拉伸试验，获得试验用钢的抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率及断面收缩率等力学性能的试验数据。

从拉伸试样上截取金相试样，经磨制和机械抛光后，用X-350A应力测定仪测得残留奥氏体的含量，再用过饱和苦味酸溶液腐蚀出奥氏体晶界，在PMG-3型光学显微镜下观察原奥氏体晶粒尺寸，从金相试样上切取0.4mm厚薄片，均匀磨至50nm，并经离子减薄制样，用TecnaiG2F20S-TWIN（200kV）型透射电子显微镜观察残留奥氏体的分布情况，用SUPRA40型场发射扫描电子显微镜对拉伸断口进行宏观和微观扫描分析。结果表明：

（1）随淬火温度增加，20CrNi2Mo钢的原奥氏体晶粒尺寸先是缓慢增加，超过1100℃时，晶粒尺寸迅速增加，且随着淬火温度的增加，材料的规定塑性延伸强度、抗拉强度和硬度降低，塑性有所增加。

（2）不同淬火温度工艺下，马氏体板条间均会形成一层很薄的残留奥氏体薄膜，而且随淬火温度的提高，残留奥氏体膜的分岔和弥散分布现象明显，这对提高塑性有重要贡献。

（3）拉伸断裂方式为韧性断裂，剪切唇所占比例随淬火温度升高而增加，放射区则随淬火温度增加而降低，且放射区韧窝尺寸随淬火温度增加而增大。