42CrMo圆钢经锻打调质后金相分析

赵贺楠， 李学保， 何 果

（宝钢特钢韶关有限公司， 广东 韶关 512123）

试（实）验研究

42CrMo圆钢经锻打调质后金相分析

赵贺楠， 李学保， 何 果

（宝钢特钢韶关有限公司， 广东 韶关 512123）

碳偏析情况不同的42CrMo圆钢经锻打调质后发现组织评级不同。经研究发现，在锻打工艺及调质工艺不变的情况下，碳偏析情况较好的42CrMo圆钢经锻打调质后组织评级较好。

42CrMo 锻造 调质 组织评级

42CrMo钢具有较高的强度和韧性、较好的淬透性，无明显的回火脆性，淬火时变形小，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力[1]。进行锻打调质后对其显微组织进行研究分析，将Φ80 mm圆钢加热至1 100℃左右，经粗锻、精锻及校正成截面20 mm锻件，对其进行调质工艺处理，调质工艺为：淬火温度870℃，保温100 min，回火温度650℃，保温180 min。本文研究碳偏析情况不同的42CrMo圆钢，经锻打成锻件后，调质工艺不变的情况下其锻件的显微组织情况。

1 42CrMo圆钢材料选择及分析项目

取碳偏析差异较大的2支Φ80 mm 42CrMo圆钢，分别标记为试样1、试样2，在试样1、试样2的横截面进行取样，对其化学成分、碳偏析情况、金相组织进行分析。

1.1 化学成分

使用ARL3460直读光谱仪对试样1、试样2进行光谱检测，化学成分见表1。

表142 CrMo圆钢化学成分 %

试样1和试样2的化学成分均符合标准要求，且碳元素含量与其他合金含量基本一致。

1.2 碳偏析情况

分析两试样圆钢横截面碳元素的分布情况，使用CS844红外碳硫分析仪对试样中碳含量进行检测。在试样1、试样2的横截面进行取点，取点位置如图1所示，分别对所取点碳含量的分布情况以及碳偏析的分布情况进行比较分析[2]。

图1 横截面取点位置分布

所测试样1、试样2的碳含量和碳偏析比的分布情况分别如图2、图3所示，分别对试样的的碳偏析情况进行分析。

图2 碳含量分布

图3 碳偏析比分布

试样1、试样2的碳分布情况如图2所示，碳偏析比情况如图3所示。试样1的最大w(C)=0.425%与最小w(C)=0.403%的差值为0.022%；碳偏析比最大值1.023与最小值0.970的差值为0.053。试样2的最大w(C)=0.450%与最小w(C)=0.385%的差值为0.065%；碳偏析比最大值1.089与最小值0.932的差值为0.157。综上看出，试样1横截面碳元素分布的均匀性要好于试样2横截面碳元素分布的均匀性。

1.3 显微组织

对试样1、试样2进行横向取样，对横截面进行显微组织分析。试样经抛光腐蚀后，在显微镜下观察其金相组织，试样1的组织为珠光体+网状铁素体如图4-1所示，试样2的组织为珠光体+贝氏体+铁素体如图4-2所示。试样1和试样2的组织为42CrMo正常轧态组织。

图4 显微组织

2 锻件材料及热处理工艺

分别在两试样上各取1支100 mm长的短试样，标识为锻件1、锻件2，对其进行锻打，经粗锻、精锻及校正成截面为20 mm锻件后，对锻件进行调质工艺处理，调质工艺为：淬火温度870℃，保温100 min，回火温度650℃，保温180 min。对锻件的金相组织进行研究分析。

3 锻件显微组织分析

锻件1在横截面取样进行金相组织分析，由图5可知，锻件1的金相组织为回火索氏体+铁素体。按《GB/T 13320—2007钢质模锻件金相组织评级图及评定方法》标准评级，锻件1的金相组织评级为2级。

图5 锻件1锻件显微组织

图6 锻件2锻件显微组织

锻件2在横截面取样进行金相组织分析，由图6可知，锻件2的金相组织为回火索氏体+条状及块状铁素体。按《GB/T13320—2007钢质模锻件金相组织评级图及评定方法》标准评级，锻件2的金相组织评级为4级。

锻件1的2级金相组织回火索氏体+铁素体相对于锻件2的4级金相组织回火索氏体+条状及块状铁素体好。

4 分析和总结

1）锻件1的金相组织为回火索氏体+铁素体。按《GB/T 13320—2007钢质模锻件金相组织评级图及评定方法》标准评级，锻件1的金相组织评为2级，优于锻件2的4级金相组织回火索氏体+条状及块状铁素体。

2）试样1和试样2的化学成分均符合标准要求。试样1的碳偏析状况较试样2的碳偏析状况好。试样1与试样2的金相组织均为正常轧态组织。

3）锻件2中存在条状及块状铁素体，铁素体的产生有两种情况：一是加热不充分，形成原始组织因奥氏体化不充分遗留的未溶铁素体；另一种情况是冷却强度不足形成的先共析铁素体。从组织形貌观察，锻件2组织中的条块状铁素体为先共析铁素体，是由不稳定的过冷奥氏体在淬火时由A3线冷却到A1线时析出的。随着奥氏体中碳含量的增加，碳曲线逐渐右移，过冷奥氏体的稳定性也增高，越来越不容易分解[2]。锻件2中碳含量高的位置不易析出先共析铁素体，碳含量低的位置易析出先共析铁素体。原材料的碳偏析是导致锻件2的组织存在条块状铁素体的主要原因。因此改善锻件原材料的碳偏析状况可有效改善锻件的金相组织评级。

[1] 王贞之.简明热处理手册[M].北京：中国工业出版社，1966：17-24.

[2] 叶宏.金属材料与热处理[M].北京：化学工业出版社，2009：20.

（编辑：王瑾）

Metallographic Analysis of 42CrMo Round Steel after Forging, Quenching and Tempering

ZHAO Henan,LI Xuebao,HE Guo
（Baosteel Special Steel Shaoguan Co.,Ltd.,Shaoguan Guangdong 512123）

Different organization ratings are found in 42CrMo round steel with different carbon segregation after forging, quenching and tempering.On basis of the forging process and tempering process,the organization rating in 42CrMo round steel with different carbon segregation will be better after forging,quenching and tempering.

42CrMo,forging,tempering,organization rating

TG113.12

A

1672-1152（2017）03-0015-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.06

2017-05-05

赵贺楠（1989—），女，工学硕士，毕业于辽宁科技大学，特钢产品工程师。