Page 58 - 机械工程材料2025年第三期

何晓波，等：回火温度对两相区淬火态40CrNiMo钢组织和力学性能的影响

后在570，600，630 ℃下进行回火处理，保温时间为 试样，采用JBN-300N型冲击试验机进行−20 ℃冲
2 h，空冷。 击试验，测3次取平均值。采用SEM观察冲击断口
在不同工艺热处理后的试验钢上截取金相试 形貌。
样，经打磨、抛光，用体积分数4%硝酸乙醇溶液腐
2 试验结果与讨论
蚀后，采用GX51 型光学显微镜（OM）观察显微组
织。采用NANO SEM430型场发射扫描电镜（SEM） 2.1 显微组织
观察微观结构，并用SEM附带的能谱仪（EDS）进 由图1可以看出：当淬火温度为740 ℃时，不同
行微区成分分析。按照GB/T 4340.1—2009《金属 温度回火后40CrNiMo 钢的显微组织均主要为回火
材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》，利用HV- 索氏体、α铁素体和渗碳体，随着回火温度的升高，
1000 型维氏硬度计测试验钢的显微硬度，载荷为 α铁素体相的再结晶程度增大，渗碳体在α铁素体晶
4.9 N，保载时间为10 s，相同热处理工艺下测7次， 界处加速析出并聚集而长大；当淬火温度为850 ℃
去 掉最大值和最小值后取平均值。按照 GB/ 时，不同温度回火后的组织均为典型的回火索氏体，
T 229—2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方 粒状渗碳体与针状α铁素体相形成交错排列的网状
法》，在不同工艺热处理后的试验钢上截取尺寸为 结构，随着回火温度的升高，细小的粒状渗碳体迅速
2.5 mm×10 mm×55 mm的开V型缺口的标准冲击 聚集粗化。

图 1 不同温度淬火 + 不同温度下回火后试验钢的显微组织
Fig. 1 Microstructures of test steel after quenching and tempering at different temperatures
由图2和图3可以看出：当淬火温度为740 ℃时， α铁素体仍保持针状或板条状，合金渗碳体呈细粒
570 ℃回火后试验钢的α铁素体晶内和晶界分布着 状；随着回火温度的升高，α铁素体的再结晶程度增
少量间断且形状不规则的渗碳体颗粒；600 ℃回火 大，原马氏体板条位向特征减弱，渗碳体沿α铁素体
后α铁素体晶界上的渗碳体增加，分布更弥散，尺寸 晶界析出并聚集长大，同时呈弥散分布。
增大，渗碳体的钉扎作用可以在一定程度上抑制晶 2.2 硬度和低温冲击韧性
粒的长大 ［12］ ；630 ℃回火后α铁素体晶界处的合金 由图 4 可以看出，当淬火温度为 740 ℃时，随
元素铬、锰与铁、碳形成的合金碳化物粗化并合并， 着回火温度的升高，试验钢的硬度略有降低，在
同时在α铁素体晶内也析出了少量白色的近似球形 194~203 HV范围内变化。随着回火温度的升高， 渗
的合金渗碳体。当淬火温度升高至850 ℃时，回火 碳体从回火索氏体中加速析出，并脱离与基体之间
后形成了具有马氏体板条取向的回火索氏体，大量 的共格关系，随后进一步聚集球化长大，同时α铁素
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