回火温度对42CrMo钢组织和硬度的影响

蒋一鸣 许诺 沈美辰

摘 要：本文对42 CrMo钢进行调质热处理，研究了660、680、700、720 ℃不同回火温度对组织和硬度的影响。结果表明，在660～700 ℃回火，组织都为回火索氏体，硬度逐渐降低，720 ℃回火组织中出现片状珠光体组织，硬度开始升高。

关键词：42 CrMo钢;回火温度;组织;硬度

中图分类号：TG142.1;TG161 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）05-0132-02

Abstract： This paper studied the effects of tempering temperatures at 660， 680， 700 and 720 ℃ on microstructure and hardness of 42 CrMo steel. The results showed that the tissues were all tempered sostenite at 660～700 ℃ and the hardness gradually decreased. While flaking pearlite appeared in the tempering tissues at 720 ℃， the hardness began to increase.

Keywords： 42CrMo steel;tempering temperature;microstructure;hardness

汽车等工业中有着大量中碳钢热锻件生产的零部件，其后还要进行调质热处理。热锻件的生产一般耗能较大，环境污染显著，如果中碳钢零部件采用调质处理后进行冷挤压生产，则可以降低材料损耗，提高零件表面的成型质量，改善环境[1-3]。但是，如果原材料过软，零件冷挤压后，加工硬化后的性能难以达到要求;如果原材料过硬，由于中碳钢变形抗力较大，导致零件易产生裂纹，因此其在冷挤压前应保持适当的硬度。本文研究42CrMo钢调质处理回火温度对组织和硬度的影响。

1 试验材料及方法

试验所用的材料为42 CrMo钢，原材料组织为铁素体与片状珠光体，硬度为227 HBW。试样在860 ℃加热保温后进行油淬，分别在660、680、700、710、720 ℃回火1 h。用HBE-3000型布氏硬度计进行硬度测量，对每个试样均测量3组布氏硬度值，取平均值。

2 试验结果和分析

2.1 回火温度对42 CrMo钢组织的影响

图1为42 CrMo钢淬火后在660 ℃回火的组织。由图1可见，42 CrMo钢淬火后在660 ℃回火，组织已经不是完全均匀的回火索氏体组织，在晶界处出现黑色区域，原因是颗粒状碳化物产生偏聚。

图2为42 CrMo钢淬火后分别在680、700、720 ℃回火的高倍组织。由图2（a）可见，680 ℃回火后晶界处的黑色区域加大，黑色区域中碳化物有黏连，但仍处于颗粒状状态;由图2（b）可见，700 ℃回火后晶界处的黑色区域又变小，但黑色变深，黑色区域中碳化物部分出现片状化，部分区域碳化物消失;由图2（c）可见，720 ℃回火后，组织有了较大的变化，粒状碳化物明显减少，出现了黑色片状珠光体和白色块状铁素体。

2.3 回火温度对42 CrMo钢硬度的影响

图3为42 CrMo钢淬火后分别在680、700、720 ℃回火的硬度变化曲线，为了更准确地反映硬度变化，增加了710 ℃回火的硬度。

由图3可见，在660、680、700 ℃回火时，硬度随着回火温度的上升而下降，硬度分别为223、219、202 HBW，700 ℃回火和700 ℃回火几乎一样，而当回火温度达到720 ℃时，硬度开始升高，为245 HBW。

42 CrMo经淬火后，得到板条状马氏体与片状马氏体的混合相组织，其中板条马氏体由高密度位错构成，相邻板条马氏体组织以小角度晶界相间，辅以孪晶关系，当呈现孪晶关系时，板条间没有明显的残余奥氏体，回火软化效应弱。

高温回火时，在550～600 ℃，过饱和碳从马氏体中析出，碳化物优先在马氏体板条界面处形成，此时的回火索氏体一般保持马氏体的位向，碳化物呈现为片针状和部分颗粒状[4]，α相中的位错胞和位错线逐渐消失，位错密度降低。当回火温度超过600 ℃时，一些位错密度低的胞块重新长大形成等轴α相晶粒，板条状特征彻底消失，片状碳化物会发生断裂，最终形成球状碳化物，此时，渗碳体也会依据小颗粒溶解、大颗粒长大的机制进行聚集和长大。因此，在600～700 ℃，回火硬度逐渐降低。

720 ℃回火组织完全發生变化，这是由于42 CrMo钢临界温度[Ac1]为730 ℃，720 ℃加热保温过程中发生不完全奥氏体转变，冷却时转变为块状铁素体和细片状珠光体，导致硬度上升。

4 结语

本文研究并讨论了不同回火温度对调质42 CrMo钢金相组织和硬度的影响，得出以下结论。42 CrMo试样经调质处理后，随着回火温度的升高，硬度下降，660 ℃回火后组织中颗粒状碳化物已经产生偏聚，当回火温度超过720 ℃时，其会发生奥氏体化转变，产生细片状珠光体，使硬度上升。

参考文献：

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[4]杨敏，崔冕，李占阳，等.回火温度对42CrMo钢金相组织及力学性能的影响[J].现代冶金，2019（1）：4-5.