应用退火工艺消除35CrNi3MoV钢的组织遗传

　　35CrNi3MoV是一种合金结构钢，其具有良好的综合力学性能，可用于制造高强韧性的锻件。在生产过程中，35CrNi3MoV锻后组织多为粗晶组织，组织遗传性极强。组织遗传是指非平衡原始组织(马氏体、贝氏体)在一定的加热条件下重新奥氏体化，形成的奥氏体呈薄片状，与母相保持一定的位向关系，在冷却过程中恢复了原始粗大晶粒的现象[1]，又由于35CrNi3MoV 钢含Ni量较高，形成片状奥氏体的倾向增大，组织遗传现象严重。若锻后直接进行最终热处理将因组织遗传而保留原始的粗晶状态，不仅使材料的力学性能下降，而且粗大的晶粒会影响超声波探伤的准确性，阻碍工件内部缺陷的检测[2-4]。

　　根据文献可知: 魏元春等人[5]对35CrNi3MoV钢进行二次循环热处理得到的晶粒度等级为8级; 钟斌等人[6-7]使用两次高温正火所得晶粒度为7级，使用临界区高温侧正火所得晶粒度为8级。本文主要研究了以等温退火为基础的几种热处理工艺消除35CrNi3MoV钢组织遗传的能力，以期找到高效、可靠的热处理方法满足工厂生产需要。

　　1 试验材料与方法

　　本次试验采用锻造后的35CrNi3MoV钢，其成分如表1所示。查阅资料得到: Ac3=796℃，Ac1=715℃，Ms=293℃[7]。经测定，经过锻造后的材料晶粒度为2级。试验采用的试件尺寸为10mm×10mm×20mm。

　　本次试验采用等温退火与其它工序相结合的方法对35CrNi3MoV钢进行热处理，共制定了7条工艺路线，如表2所示。表2中等温退火均指将试件加热至850℃保温10h后炉冷至640℃等温退火。为了模拟工厂中大型零件的加热过程，本次试验过程中电阻炉升温速度为1℃ /min，这一速度与直径1000mm以上零件的心部升温速度相近，并且试件通过两相区(700～850℃)的升温速度仅为0.5℃/min，图1所示为工艺路线5的热处理流程图，其余路线的加热过程类似。

　　对试件进行热处理后使用苦味酸饱和溶液显示晶界，测定试件晶粒度以判断各工艺路线细化晶粒的效果。

　　2 试验结果及分析

　　表3为热处理后各试件的晶粒度情况，试验结果表明工艺路线7能够显著细化晶粒，且晶粒大小非常均匀，是一种可靠的热处理方法。

　　工艺路线1、2表明，仅使用等温退火能够有效细化晶粒，但是仍然存在粗大的非等轴状晶粒。因此，等温退火虽然能够细化晶粒，但是无法获得均匀的等轴状晶粒，不能彻底消除锻造带来的各向异性。图2为24h(a)和48h(b)等温退火后的晶粒度。

　　经过工艺路线3、4处理后的试件，出现了明显分开的马氏体和珠光体区域，珠光体区域晶粒细小，但马氏体区域晶粒异常粗大(3级) 。试验结果说明，相对于工艺路线1、2，工艺路线3、4在等温退火前进行的高温预回火和临界区高温侧正火非但没有能够起到细化晶粒的作用，反而阻碍了退火过程中珠光体的形成，使得很大一部分未能转化为珠光体的奥氏体转变成了马氏体，并且保留了组织遗传特性。图3为工艺路线3马氏体与珠光体区交界处。