36NiCrMo16合金鋼屬超高強度鋼,一種既可作調質鋼使用,又可作超高強度鋼使用的鉻-鎳-鉬合金結構鋼。在調質狀態,具有優良的強度、塑性和韌性;經淬火及低溫回火后,具有很高的強度。該鋼因含有較高的鎳及適量的鉻、鉬,故淬透性*,一般尺寸的零件均可在空氣中淬透。在國內核電建設項目中,作為橫向限制件用于制備固定主蒸汽管道的緊固件。熱處理制度特別是回火制度對該鋼的力學性能至關重要,隆繼通過適當的調質處理可以獲得強度及韌性、塑性的合理搭配。因此,本文對該合金進行調質處理,探討了調質處理后合金組織和力學性能隨回火溫度的變化規律,為合金熱處理制度的制定提供科學依據。

試驗材料及方法

試驗用36NiCrMo16鋼采用電弧爐＋爐外精煉＋電渣重熔法熔煉,經鍛造開坯和軋制成90 mm的棒材。為了便于機械加工,該批棒材交貨狀態為軟化退火態,退火后試驗鋼室溫硬度為26 HRC。試驗鋼的化學成分見表1。

淬火工藝:865℃保溫1 h,空冷至室溫;然后在500 ~650℃的溫度范圍內回火保溫3 h,空冷至室溫。對調質處理后36NiCrMo16鋼試樣進行了室溫拉伸、V型試樣沖擊和硬度測試等力學性能試驗。取樣方向平行于軋制方向,試驗測得的力學性能數據為3個平行試樣的平均值。采用b5 mm的標準拉伸試樣,在CSs-1120型拉伸試驗機上進行拉伸試驗;在JB30B 沖擊試驗機上進行夏比沖擊試驗,試樣尺寸為10 mm x10 mm x 55 mm ,帶有V型缺口;采用光學顯微鏡和掃描電鏡觀察了回火狀態下試驗鋼的顯微組織。

力學性能

36NiCrMo16試驗鋼90 mm棒材不同溫度回火后的力學性能見圖1所示。隨著回火溫度的提高,調質狀態下試樣室溫抗拉強度和硬度呈線性下降。試樣屈服強度也隨溫度升高而同時下降,但在溫度低于580 ℃時下降速率明顯小于抗拉強度,在溫度達到580℃后下降速度明顯增加。另一方面,合金伸長率和收縮率隨固溶溫度的升高而升高,合金韌性(V-型沖擊功)隨回火溫度升高而明顯增加,特別是在溫度達到580℃后增加速率明顯加快。可見,合金力學性能中屈服強度和沖擊功對回火溫度比較敏感,而抗拉強度和合金伸長率受回火溫度影響相對較小。根據表2所示的技術條件要求",在520 ~620℃回火溫度內合金各項力學性能均能滿足要求。

1) 36NiCrMo16鋼在低于580℃回火時,其強度、塑性和韌性隨著回火溫度升高而緩慢呈線性變化;在高于580℃回火時,隨著回火溫度的提高,其屈服強度快速下降,韌性迅速升高。

2)36NiCrMo16鋼在540 ℃至620 ℃的溫度范圍內高溫回火后,該鋼都能獲得滿足技術條件要求的力學性能。