淬火溫度對20CrNi2Mo鋼力學性能的影響

20CrNi2Mo鋼是一種低碳低合金結構鋼，其合金元素含量低，可以作為表面強化型的滲碳鋼應用于滲碳齒輪、滲碳軸承等零件上；也用作整體強化型的高強度和超高強度合金結構鋼，根據其使用條件和作用，對其力學性能有一定的要求。按其使用狀態的熱處理工藝劃分，20CrNi2Mo鋼屬于淬火加低溫回火鋼，因此研究不同淬火溫度對其力學性能的影響十分重要，尤其是強度和塑性的變化規律。

試驗用鋼為低碳低合金20CrNi2Mo鋼，Ac3約810℃。通過TSMAN直接光譜儀測得其化學成分（質量分數，%）為：C0.19，Si0.25，Mn0.55，Cr0.52，Ni1.68，Mo0.23，S0.007，P0.005，Fe余量。將試樣在真空爐中進行淬火處理，淬火溫度分別為900、1000、1100、1200℃，保溫時間為1h，采用5%冰鹽水進行快速冷卻，然后在200℃保溫2h回火處理；最后精加工成標準拉伸試樣，每組拉伸試樣加工3根。

根據GB/T228.1-2010標準在Instron8501試驗機上完成軸向拉伸試驗，獲得試驗用鋼的抗拉強度、規定塑性延伸強度、斷后伸長率及斷面收縮率等力學性能的試驗數據。

從拉伸試樣上截取金相試樣，經磨制和機械拋光后，用X-350A應力測定儀測得殘留奧氏體的含量，再用過飽和苦味酸溶液腐蝕出奧氏體晶界，在PMG-3型光學顯微鏡下觀察原奧氏體晶粒尺寸，從金相試樣上切取0.4mm厚薄片，均勻磨至50nm，并經離子減薄制樣，用TecnaiG2F20S-TWIN（200kV）型透射電子顯微鏡觀察殘留奧氏體的分布情況，用SUPRA40型場發射掃描電子顯微鏡對拉伸斷口進行宏觀和微觀掃描分析。結果表明：

（1）隨淬火溫度增加，20CrNi2Mo鋼的原奧氏體晶粒尺寸先是緩慢增加，超過1100℃時，晶粒尺寸迅速增加，且隨著淬火溫度的增加，材料的規定塑性延伸強度、抗拉強度和硬度降低，塑性有所增加。

（2）不同淬火溫度工藝下，馬氏體板條間均會形成一層很薄的殘留奧氏體薄膜，而且隨淬火溫度的提高，殘留奧氏體膜的分岔和彌散分布現象明顯，這對提高塑性有重要貢獻。

（3）拉伸斷裂方式為韌性斷裂，剪切唇所占比例隨淬火溫度升高而增加，放射區則隨淬火溫度增加而降低，且放射區韌窩尺寸隨淬火溫度增加而增大。