18MnNiCrMo 合金钢冲击性能不合分析

马硕颖

18MnNiCrMo 合金钢由模拟炉生产出的试验件（1#、2#、3#） 经过理化实验室力学性能试验检测，冲击性能均＞165J，而18MnNiCrMo 合金钢产品件（4#、5#、6#） 冲击性能均＜47J，为找出产品件和试验件冲击性能差别的原因，笔者运用断口观察、能谱分析、夹杂物、晶粒度、金相组织等手段进行分析。

1 理化试验

1.1 扫描电镜观察

宏观观察1#、2#、3# 试样的断口面呈纤维状，通过扫描电镜观察试样断口的微观形貌均为韧窝（见图1、图2）。

图1 冲击断口低倍形貌

图2 冲击断口微观形貌

宏观观察4#、5#、6#试样的断口面，3 个试样的断口启裂区很窄，瞬断区均呈现结晶状；通过扫描电镜观察断口的微观形貌发现断口启裂区均为韧窝，瞬断区的断裂源区及断裂区的断口形貌为解理+准解理+少量撕裂岭韧窝（见图3、图4）。其中，5#试样在启裂区与瞬断区交界处、瞬断区的断裂源区附近发现有夹杂，对夹杂物进行能谱分析，结果显示夹杂物的主要成分为O、Al、Mg，同时还有少量的Si、Ca、Mn、Fe 等。但夹杂物尺寸小且含量较少，对试样的宏观力学性能影响不大（见图5）。

图3 冲击断口低倍形貌

图4 冲击断口微观形貌

图5 5#试样夹杂物能谱成分分析结果

1.2 金相检测

（1） 夹杂物和晶粒度

取2# 试样和5# 试样的冲击残样进行金相检测。首先进行夹杂物分析，试样抛光后应用金相显微镜观察（见图6、图7），按照GB/T 10561-2005标准评定试样夹杂物类别和级别（见表1），结果两个试样夹杂物的级别较低，且没有明显区别；然后以4%硝酸酒精溶液腐蚀试样，按照GB/T 6394-2002 标准评定试样的晶粒度，结果2#试样晶粒度为5.0～4.0，少量3.0，5# 试样晶粒度为4.0～3.0，少量2.5。可见2#试样的晶粒比5#试样稍细一些 （见图8、图9）。

图6 2#试样夹杂物形貌

图7 5#试样夹杂物形貌

表1 非金属夹杂物级别

图8 2#试样100X 晶粒度

图9 5#试样100X 晶粒度

（2） 显微组织

最后，按照GB/T 6394-2017 标准对2#试样和5#试样冲击残样进行组织检测，2#试样的显微组织为回火索氏体（见图10、图11），5#试样的显微组织为贝氏体回火组织+少量回火索氏体（见图12、图13）。

图10 2#试样100X 显微组织形貌

图11 2#试样500X 显微组织形貌

图12 5#试样100X 显微组织形貌

图13 5#试样500X 显微组织形貌

2 分析讨论

（1） 试验结果表明，18MnNiCrMo 合金钢试验件断口形貌为韧窝，18MnNiCrMo 合金钢产品件断口启裂区均为韧窝，瞬断区的断裂源区及断裂区的断口形貌为解理+准解理+少量撕裂岭韧窝。

（2） 18MnNiCrMo 合金钢试验件和产品件夹杂物没有明显区别，试验件晶粒度级别为：5.0～4.0，少量3.0，产品件晶粒度级别为4.0～3.0，少量2.5。

（3） 18MnNiCrMo 合金钢试验件和产品件显微组织有本质区别，试验件显微组织为回火索氏体，产品件显微组织为贝氏体回火组织+少量回火索氏体。表明显微组织不同是造成冲击性能差别的最主要原因[1]。

3 结 语

由于18MnNiCrMo 合金钢产品件热处理温度不均，未淬成全部马氏体，回火后未能形成理想组织，导致冲击韧性比试验件差。