两种低碳铬钼钢的等温淬火组织和性能

　　0 引言

　　车轴和车钩在运行中承受拉、压、冲击、弯曲等多种应力的综合作用，工况复杂且使用条件非常恶劣. 随着列车的运行速度、牵引总重不断提高，车轴和车钩受到的随机交变的各种应力的作用越来越大，使用工况条件进一步恶化，疲劳断裂问题已成为车轴和车钩失效的主要形式[1-8].目前，我国货车车轴主要为50钢，但大功率机车车轴则采用低碳铬钼钢—25CrMo4( EA4T)[9].车钩材料主要采用25MnCrNiMo铸钢并经调质处理. 这些材料都属于低碳铬钼钢，铬、钼对提高钢的淬透性从而提高车轴和车钩的性能起到十分关键的作用. 但由于车轴和车钩的尺寸较大，在调质过程中很难整体淬透，内部极容易形成贝氏体，端淬曲线测定也表明，ZG25MnCrNiMo 钢淬透性不足，贝氏体形成能力较强，25CrMo4钢也有很强的贝氏体形成能力[10]，对车轴和车钩的实物解剖也发现其内部出现大量的贝氏体组织，因此贝氏体组织对车轴和车钩的性能和寿命有重要的影响.

　　为了了解贝氏体对钢组织和性能的影响，本文采用等温淬火工艺，研究25CrMo4 和ZG25MnCrNiMo两种钢在不同温度下等温形成贝氏体的过程及其对钢的组织和性能的影响规律，为低碳铬钼钢车轴和车钩的生产和使用提供一些有重要参考价值的实验数据.

　　1 实验材料与方法

　　实验用钢的化学成分如附表所示.等温淬火工艺为: 奥氏体化温度为910℃，然后淬入熔化的硝盐盐浴炉中保温，ZG25MnCrNiMo钢的等温温度分别为350、400、450和480℃; 25CrMo4钢的等温温度分别为300、370、400和450℃，所有试样在盐浴炉中保温时间均为1h.

　　钢经等温淬火处理后按照GB/T 229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法(V 型缺口) 》的规定加工冲击试样并进行冲击试验，试验温度为室温(25CrMo4钢)和-40℃( ZG25MnCrNiMo 钢)，在JXB-300型摆锤式试验机上进行. 拉伸试验根据GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，在WDW3200电子万能试验机上进行.金相试样经机械磨制、抛光后用4%硝酸酒精腐蚀，在VHX-1000超景深显微镜上观察. 冲击试样断口形貌在JSM-6360LV型扫描电镜上观察.

　　2 实验结果与讨论

　　2.1 显微组织分析

　　图1为ZG25MnCrNiMo钢在350、400、450 和480℃下等温1h后的显微组织.从图中可以看出，得到铁素体和碳化物组成的两相混合组织.350℃等温时，得到均匀的下贝氏体组织，铁素体比较细小，碳化物分布在铁素体片中间; 温度升高，组织变得粗大; 450℃等温时，铁素体晶粒开始长大，组织比较均匀，形成粒状贝氏体组织; 到480℃等温，粒状贝氏体组织中的铁素体晶粒最大，且形状较规则，渗碳体主要分布在铁素体内部，并开始在一定区域聚集.