34CrNi3Mo钢热处理工艺优化
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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紧固件在机械构件中起到联接、定位以及密封等作用，其中螺栓用量最大。随着各类机械、设备的大型化，以及功率、转速的不断提高，螺栓类零件的工况条件更加苛刻，因此对螺栓材料的性能提出了更高的要求。如超临界发电机组中的某型号高压给水泵，工作压力为23MPa，其用于密封与承压的螺栓性能要求为Rm>1040MPa，Rp0.2>940MPa，AKV>75J。 34CrNi3Mo钢具有良好的塑性、韧性、耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性，并且回火稳定性高、回火温度范围宽、冷热加工性能好，在大截面、高负荷和承受冲击载荷的大锻件中得到广泛应用。本文根据泵用高强度螺栓的使用工况和性能要求，对34CrNi3Mo的热处理工艺进行研究，以期能够用于高强度螺栓。
实验材料为市售φ90mm退火态34CrNi3Mo低合金结构钢，其化学成分(质量分数，%)为：0.32C，0.26Si，0.57Mn，0.62Cr，2.94Ni，0.57Mo，0.011P，0.006S。其固态相变点为：Ac1=725℃，Ac3=772℃。原材料的金相组织为分布均匀的珠光体，硬度为23.6HRC，可直接进行各种热处理工艺实验。为了更好更快地找出热处理工艺参数对材料性能的影响规律，并得出最优的热处理工艺，选用正交试验方法进行实验设计。
对34CrNi3Mo材料进行热处理工艺设计需要考虑的因素主次为：回火温度>回火时间>淬火温度>淬火时间。34CrNi3Mo材料的力学性能满足高压给水泵高强度螺栓性能要求的最优热处理工艺为：900℃×20min淬火+600℃×70min回火。用最优工艺处理后的微观组织形貌为保持马氏体位向分布的回火索氏体，晶界处没有碳化物偏析，马氏体团簇内部也没有粗大的碳化物析出，保证了材料的高强度与高韧性。