【摘 要】
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热处理过程中控制冷却的目的是为了细化热处理件的组织,改善其力学性能,同时减少高温阶段冷却的停留时间以减少钢的高温氧化及晶粒长大。对于较大截面尺寸的贝氏体钢零件由于空冷冷速较慢,热处理件断面会存在力学性能不均匀的现象,为了提高较大截面贝氏体钢构件断面的力学性能,本文以新研制的20SiMn2MoV高强度贝氏体钢作为研究对象,采用硬度-温度法测实验材料相变点,通过控制热处理冷却方式获得性能最优的贝氏体钢
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热处理过程中控制冷却的目的是为了细化热处理件的组织,改善其力学性能,同时减少高温阶段冷却的停留时间以减少钢的高温氧化及晶粒长大。对于较大截面尺寸的贝氏体钢零件由于空冷冷速较慢,热处理件断面会存在力学性能不均匀的现象,为了提高较大截面贝氏体钢构件断面的力学性能,本文以新研制的20SiMn2MoV高强度贝氏体钢作为研究对象,采用硬度-温度法测实验材料相变点,通过控制热处理冷却方式获得性能最优的贝氏体钢,使用X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）,对其组织、物相、断口形貌进行分析,并对其力学性能进行了测试分析,研究了控制冷却工艺对实验材料组织和性能的影响,试验结果表明:（1）硬度-温度法测定20SiMn2MoV贝氏体钢的相变转变点AC1为720℃,AC3为880℃,奥氏体化加热温度为920℃。（2）Φ53 mm贝氏体钢棒料920℃×80 min加热、空冷、30 s水冷-空冷后250℃回火,棒料不同位置的组织主要为贝氏体铁素体和奥氏体,为无碳化物贝氏体组织,空冷前增加30 s水冷可以细化贝氏体组织板条及增加板条比例,920℃加热、水冷200℃回火,棒料不同位置的组织均为回火板条马氏体和少量的残余奥氏体。棒料空冷下,R/2处取样力学性能中抗拉强度（Rm）为1314 MPa,冲击值(AKV)为71.7 J,延伸率（A）为14.3%,断面收缩率（Z）为57.8%。水冷的力学性能Rm为1654 MPa,AKV为55.1 J,A为17.5%,Z为57.8%。30 s水冷-空冷棒料的力学性能介于两者之间。（3）Φ53 mm贝氏体钢棒料920℃×80 min加热保温后,不同时间水冷后空冷、250℃回火,棒料的强度随空冷前水冷时间的增加,有上升的趋势,冲击值有下降的趋势。随水冷时间的延长组织有细化的趋势,水冷时间30 s以下棒料的组织主要为无碳化物贝氏体组织,50 s以上水冷-空冷棒料的组织为回火马氏体、无碳化物贝氏体和少量的残余奥氏体组织。不同时间水冷后空冷,棒料二分之一半径处抗拉强度Rm≥1250 MPa,AKV≥70 J,均满足无碳化物棒料冲击值的技术要求,棒料心部和边部在水冷10～20 s后空冷的冷却条件下冲击值较高,满足技术要求。（4）Φ53 mm贝氏体钢棒料920℃×80 min加热,进行10～20 s水冷后空冷,可以提高贝氏体钢棒料的力学性能,是比较合适的冷却工艺,可以获得良好强韧性配合。Φ53 mm棒料热处理空冷前进行10～20 s水冷,棒料二分之一半径处获得的力学性能为Rm为1330～1361 MPa,延伸率A为15.5～17.5%,断面收缩率Z为57.8～58.9%,冲击值AKV97.5～98.7 J,力学性能达到棒料要求的力学性能指标。
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