ML40Cr热轧材球化退火工艺实践

王刘涛，王 强，吴胜付，李 磊

(埃斯科特钢有限公司 安徽马鞍山 243001)

ML40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性[1]、[2]，尤其是在汽车零部件领域有着广泛的应用。ML40Cr冷墩钢丝是生产10.9级螺栓的通用材料，在冷镦生产前一般需要热处理，降低材料硬度，提高材料冷镦性能。

碳化物的球化机理：根据碳化物球化条件的不同，可以分成四种情况：①低于临界点Ac1温度共析碳化物球化；②在稍高于临界点Ac1下的球化；③形变球化退火；④高温固溶预处理的球化。 影响碳化物球化的因素有：化学成分、原始组织、加热温度与保温时间、冷却速度及形变的影响[3]、[4]。

图1 ML40Cr球化退火242工艺

1 生产现状

现加工二分厂在大规格ML40Cr冷镦钢丝球化退火采用242号工艺，退火后的金相组织如图2所示。由图2可知，大部分片状珠光体分解，呈点状或球状。但局部有细片状珠光体未分解，保持原来的细层状碳化物形态，球化等级3级，不满足国标要求。经查ML40Cr的Ac1温度为743℃，而该工艺的加热温度高于Ac125℃，在此温度下还有部分碳化物未分解，这与该钢中Cr元素有关。Cr元素降低了碳原子在奥氏体中的扩散系数，增大珠光体转变的孕育期和降低转变速度[5]。如果进一步提高加热温度，细片状碳化物的分解改善不大，还会容易出现粗片状的碳化物，造成过热组织。

图2ML40Cr金相组织(242工艺)

2 工艺优化实践

针对242号工艺造成的球化组织不合格，加工二分厂进行了多次工艺调整，加热温度分别调整到750℃、760℃、775℃，但球化效果不理想，球化等级3级，如图3所示。在前期生产的基础上，分厂采取两次加热球化的工艺，工艺号245，其金相组织如图4，球化等级4级，满足国标要求。两次加热球化原理为：第一次加热时部分碳化物分解，在降温及保温过程中分解的碳化物成球。而此时还有局部的细片状珠光体未分解，因此进行第二次加热，剩余的细片状碳化物进行分解，再经过第二次降温及保温过程，剩余分解的碳化物成球。两次加热球化工艺显著的提高了大规格ML40Cr钢的球化率，满足国标要求。

图3 调整不同温度后金相照片

图4 ML40Cr球化退火245工艺

图5ML40Cr金相组织(245工艺)

3 结论

ML40Cr钢(大规格)采用一次加热球化工艺，球化组织3级，不能满足国标要求。

调整球化加热温度至750℃、760℃、775℃，球化效果不理想，球化等级3级。

通过优化ML40Cr钢(大规格)的球化工艺，采用两次加热球化，显著地提高了ML40Cr钢的球化率，使球化组织达到4级。