35CrMo钢材料性能差异浅析

窦建伟，郭先创，郭金龙

河南航天精工制造有限公司 河南信阳 464000

1 序言

35CrMo合金结构钢具有很强的静力强度、冲击韧度及较高的疲劳极限，适用于制造承受冲击、弯曲、高载荷的各种机器中的重要零件和在高负荷作用下工作的重要结构件[1]。本文针对某批次产品在复检过程中按照GB/T 3077—2015《合金结构钢》验收时，出现的抗拉强度低、硬度高、冲击吸收能量低等异常现象进行了分析，具体性能试验结果见表1。

表1 性能试验结果

2 分析过程及结果

2.1 理化检验

（1）化学成分分析 对该批次产品进行电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）化学成分分析，结果见表2。从表2数据中可以看出，C、Si、Mn、Cr、Mo等元素成分均满足GB/T 3077—2015中相关要求，未见异常现象。

表2 化学成分分析（质量分数） （%）

（2）显微组织分析 对该批次产品按GB/T 13298—2015《金属显微组织检验方法》进行试样制备，腐蚀剂为4%硝酸酒精溶液，具体显微组织如图1所示。

图1 显微组织

从图1可以看出，显微组织在晶界处存在网状铁素体，部分呈针状向晶内延伸，晶粒度为3级；晶粒内部为层片状珠光体组织。

2.2 断口分析

在扫描电子显微镜下观察拉伸断口和冲击断口形貌，如图2所示。

图2 断口形貌

图2 显示了拉伸和冲击试样宏观断口和微观断口形貌特征。从图中可以看出，拉伸试样断口较为粗糙，微观断口形貌为韧窝状；冲击断口断面较为平整，未见明显剪切唇形貌，微观断口呈解理河流花样。

3 分析与讨论

该批次35CrMo钢产品按照GB/T 3077—2015《合金结构钢》标准，需经850℃淬火（油冷）、550℃回火（水冷或油冷）后，再进行拉伸、硬度和冲击试验。而该批次产品显微组织为网状铁素体+层片状珠光体组织，显然未经过调质处理。在拉伸过程中由于变形速率较慢，裂纹形核后缓慢扩散，形成了高低起伏的韧窝形貌特征；冲击时，由于变形速率较快，裂纹形核后快速扩展，且由于晶粒较大，存在网状、针状铁素体，因此在冲击过程中形成了河流状解理断裂。

由于锻造温度较高，在冷却过程中，当转变温度较低时，铁原子作长距离扩散变得困难，故使非共格界面不易迁移，而共格界面迁移则成为主要的特征，析出开始时温度较高，先共析铁素体沿奥氏体呈网状，随后温度降低，再由网状铁素体的一侧以片状向晶内长大，形成魏氏组织铁素体[2]。由于网状铁素体、魏氏组织及粗大晶粒，在拉伸和冲击过程中，裂纹在晶界处易形成并扩展，造成抗拉强度和冲击吸收能量较低。而布氏硬度主要体现为层片状珠光体硬度，因此硬度值较高。

4 结束语

该批次35CrMo钢产品在复检时，抗拉强度、屈服强度和冲击吸收能量低于标准值，而布氏硬度高于标准值，主要原因为：

1）产品原材料锻造后未进行正火处理，造成晶粒粗大，形成网状铁素体和魏氏组织铁素体。

2）产品在加工过程中未按标准规范进行调质处理，造成性能差异。