Page 57 - 机械工程材料2025年第三期

2025 年 3 月 第 49 卷 第 3 期 Vol. 49 No. 3 Mar. 2025

DOI：10. 11973/jxgccl240330

回火温度对两相区淬火态 40CrNiMo 钢组织

和力学性能的影响

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何晓波 ，魏宏宇 ，张 可 1, 2 ，于 萌 ，白玉静 1
（1. 安阳钢铁集团有限责任公司技术中心，安阳 455004；2. 安徽工业大学冶金工程学院，马鞍山 243032）
摘 要： 采用740 ℃两相区淬火工艺对40CrNiMo钢进行油淬，然后在不同温度（570，600，630 ℃）
下进行回火处理，研究了回火温度对试验钢组织和力学性能的影响，并与850 ℃完全淬火再回火处
理钢进行对比。结果表明：两相区淬火再回火后试验钢的组织均由回火索氏体、铁素体及渗碳体
组成，随回火温度的升高，颗粒状渗碳体加速析出并聚集长大，α铁素体再结晶程度增大，试验钢
硬度由203 HV降低至194 HV，且低于完全淬火再回火的试验钢。两相区淬火再回火处理时，回火
温度的变化未对试验钢的低温冲击韧性产生显著影响， −20 ℃冲击吸收能量变化幅度在4~5 J，且
−20 ℃冲击吸收能量高于完全淬火再回火的试验钢；不同回火温度下的冲击断口呈明显的韧性断
裂特征，韧窝尺寸和数量变化不大。在试验参数范围内，试验钢两相区淬火再回火的最佳回火温度
为630 ℃， 回火后的−20 ℃冲击吸收能量为33 J，满足工程应用要求，同时具有较高的硬度（194 HV）。
关键词： 40CrNiMo钢；两相区淬火；回火温度；显微组织；冲击韧性
中图分类号：TG156 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2025）03-0049-06

0 引 言 称为亚温淬火 ［11］ 。推测可以采用两相区淬火处理
来提高 40CrNiMo钢的低温韧性，实现其强韧性匹
40CrNiMo钢是一种强度高、综合力学性能优
配。40CrNiMo钢的组织和相变行为相对复杂，两
异的中碳合金钢，因其生产工艺简单且具有较高
相区淬火和回火处理可能涉及更复杂的相变机制。
的抗过热稳定性，被广泛应用于齿轮、机轴等传动
零部件 ［1-5］ 。对于中碳合金钢，通常采用调质工艺 目前，40CrNiMo钢的热处理工艺研究主要集中在
A c3 以上温度完全淬火处理及回火方面，关于两相
（即淬火和高温回火处理）对其性能进行调控 ［6-7］ ；
区淬火及回火尤其是回火温度对钢组织和力学性
作为淬火后的重要一环，合理的回火温度可有效
改善材料的最终性能 ［8-10］ 。随着应用领域的扩大， 能影响方面的研究较少。基于此，作者采用两相区
40CrNiMo钢的服役环境愈发苛刻，对其力学性能 淬火工艺对 40CrNiMo钢进行油淬，然后在不同温
尤其是低温韧性提出了更高的要求。虽然通过常规 度下进行回火处理，研究了回火温度对组织和力学
调质处理可满足 40CrNiMo钢的强度要求，但其塑 性能的影响，并与完全淬火及回火钢进行对比，以
韧性往往难以达到要求。 期为40CrNiMo钢的工业生产和性能调控提供理论
两相区淬火处理是提高钢的低温韧性、细化晶 依据。

粒尺寸的有效手段；该工艺通过将钢材加热到A c1 1 试样制备与试验方法
（钢加热时铁素体开始转变为奥氏体的温度）至A c3
（钢加热时铁素体完全转变为奥氏体的温度）温度范 试验材料为某企业锻造生产的商用40CrNiMo
围后进行淬火，来控制马氏体和铁素体的比例，从 钢，主要化学成分（质量分数/%）为0.39C，0.25Si，
而在保证钢材高强度的同时提高其韧性，该工艺又 0.046（Cu+Al），0.013（P+S），0.57Mn，0.22Mo，
0.70Cr，1.37Ni，余Fe。采用JMatPro热力学计算软
收稿日期：2024-07-05；修订日期：2025-01-23 件计算得到该钢的A c3 和A c1 分别为754 ℃和680 ℃。
基金项目：河南省博士后科研启动项目(202103098)；安徽省高等学

将试验钢在 850 ℃下保温 2 h后空冷，然后分别在
校科学研究项目(2023AH051090)
A c1 ~A c3 （740 ℃）和A c3 以上温度（850 ℃）进行两相
作者简介： 何晓波（1970—），男，四川广安人，正高级工程师，学士
通信作者：张可副教授 区淬火和完全淬火，保温时间均为 0.5 h，油冷，最
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