35Cr3NiMoA钢形变热处理的组织演化

　　35Cr3NiMoA钢是一种特殊超高强度钢，主要用于制造具有较高硬度、塑性和韧性要求的壳体，例如炮弹壳等。通常情况下，先进行锻造，然后通过热处理使晶粒细化的方式以达到性能上的要求，但综合性能欠佳[1-2]。形变热处理是以塑性变形与热处理相结合的方式，同时获得形变强化和相变强化的工艺。既能提高钢的强度，又可改善钢的塑性和韧性，因而能有效提高材料的力学性能，使成形、工艺获得最终性能的统一[3-5]。本文对35Cr3NiMoA高强钢进行了形变热处理，研究了形变热处理工艺对其组织、性能的影响，为实际生产提供理论依据。

　　1 试验材料和方法

　　试验所用材料为国产供应态35Cr3NiMoA高强钢，将原始棒料切割成Φ22.5mm×15.5mm 的圆柱体试样，其化学成分(质量分，%)为0.30～0.39C，0.25～0.50Mo，0.17～0.40Si，2.40～2.90Cr，1.10～1.50Ni，0.15～0.25Cu[6]。

　　由于35Cr3NiMoA钢所含合金元素较多，导致一些相变点有所变化，根据碳当量式及Fe-Fe3C相图确定出35Cr3NiMoA钢的相变点，Acm温度890℃，液相线温度1320℃[7-8]。采用圆柱体试样等温压缩试验方法来研究35Cr3NiMoA钢高温形变行为。大铁锤手动压缩，高温箱式电阻炉加热。为保证试样受热均匀，将制备好的试样从室温随炉加热，保温40min后进行锻轧，然后迅速油冷淬火。为寻找出合适的变形量与加工温度之间的组合，将形变量控制在15%～35% 范围内。该试验主要热变形参数如表1所示。

　　低温回火，可使淬火内应力得到部分消除，淬火时产生的微裂纹也大部分得到愈合，并可在很少降低硬度的同时使钢的韧性明显提高。为研究回火温度对试样硬度及组织的影响，将形变量分别为15%、20%和35%的试样分别加热至280℃和400℃，保温40min。然后将试样沿着与金属锻轧方向垂直的方向进行切割，最后将试样打磨、抛光、用4%硝酸酒精液侵蚀、吹干后，用Axioert200 MAT型倒置金相显微镜观察试样显微组织，用洛氏硬度计测试试样硬度。

　　2 试验结果与分析

　　2. 1 形变热处理对硬度的影响

　　试样原始硬度值为214.7HBW，不同温度和不同形变量处理后的硬度值如表2所示。可以看出，在相同形变温度下，形变量越高，硬度值越高; 在形变量相近的条件下，形变温度越高，硬度值越低。

　　2.2 形变热处理对组织的影响

　　图1(a)为35Cr3NiMoA钢显微组织，可见，原始组织主要由铁素体和球化体( 即球状渗碳体和铁素体的混合物) 组成，晶粒大小不一，形状各异，最大晶粒尺寸可达38μm，最小晶粒尺寸为12μm，组织排列不均匀。经1000℃下形变量为35%的等温形变热处理后，晶粒均匀细小，均在20μm左右，如图1(b) 。