正火及高温回火对低合金高强度铸钢组织和性能的影响

回火工艺对低合金耐磨钢组织与性能的影响马玉喜郭斌欧阳珉璐陶军晖宋畅胡敏徐进桥（武汉钢铁(集团)公司研究院, 武汉 430080）摘 要 用金相法、电镜观察等分析研究了热处理工艺过程中高级别耐磨钢组织与性能变化的行为。

结果表明：在一定的淬火温度条件下，随回火温度的提高低合金耐磨钢的组织类型由回火马氏体向以回火马氏体特征加少量回火索氏体为主的复相组织转变，抗拉强度一直呈下降趋势，屈服强度先增加后减小，冲击功和延伸率先降低后增加；低合金耐磨钢共格碳化物的析出长大与位错的交互作用对性能影响较大。

关键词 低合金耐磨钢回火马氏体共格碳化物位错Effect of Tempering Process on Microstructure and MechanicalProperty in Low-alloy Wear-resistant SteelMa Yuxi Guo Bin Ouyang Minlu Tao JunhuiSong Chang Hu Min Xu Jinqiao(Research and Development Center of Wuhan Iron and Steel (Group)Corp., Wuhan, 430080)Abstract Microstructure and mechanical property constant vs. tempering process was investigated by means of metallography and electron microscopy in low-alloy wear-resistant steel. The results show that microstructure constant in the steel with tempered temperature increasing is as follows: tempered martensit e→microstructure like tempered martensite and a small amount of sorbite, at the meantime, always decreasing in tensile strength, firstly increasing and then decreasing in yield strength, firstly decreasing and then increasing in impact energy and elongation. Precipitation and growth of coherent carbites have a notable effect on mechanical property with dislocation tangle in low-alloy wear-resistant steel.Key words low-alloy wear-resistant steel, tempered martensit e, coherent carbite, dislocation低合金耐磨钢板是一类微合金化、具有高耐磨性能和高性价比的特殊用途钢板，属于有代表性的资源节约型材料，当低合金耐磨钢硬度高于400HBW时，对应屈服强度和抗拉强度将分别达到1100MPa和1300MPa以上[1]。

高温热处理对合金组织及性能的影响高温热处理是一种重要的加工工艺，广泛应用于各种合金材料的制造过程中。

通过高温热处理，合金材料的组织结构可以得到调控，从而改善其性能。

本文将探讨高温热处理对合金组织及性能的影响，以及这种影响的机理。

高温热处理通常包括回火、退火和热处理等步骤。

这些步骤的主要目的是改变合金的晶体结构、晶粒尺寸和相分布，从而控制其力学性能、热稳定性和耐腐蚀性。

首先，高温热处理对合金的晶体结构起到重要的影响。

晶体结构是合金性能的基础，通过高温热处理可以调整晶体结构的定向性和晶界的特性。

回火过程中，通过控制热处理的温度和时间，合金的晶体结构可以经历再结晶和晶格重排的过程，从而消除内部应力，提高其强度和韧性。

退火过程中，合金的晶体结构可以发生再结晶和晶界生长，使晶界能量降低，提高合金的抗应力腐蚀性能。

其次，高温热处理对合金的晶粒尺寸具有重要影响。

晶粒尺寸是合金强度和塑性的决定因素之一。

通过高温热处理，可以实现晶粒尺寸的控制和调节。

回火和退火过程中，通过控制热处理的温度和时间，可以促使晶粒的长大和生长，提高合金的力学性能。

此外，热处理还能够消除合金中的过冷相，提高晶界的稳定性，有效防止晶界的移动和延展，从而提高合金的耐腐蚀性。

最后，高温热处理对合金的相分布也会产生影响。

相分布是合金中不同化学成分的分布情况，决定了合金的性能。

通过高温热处理，可以调控相的分布和比例，从而改变合金的力学性能和热稳定性。

回火过程中，通过控制热处理的温度和时间，可以使溶质与基体发生扩散，形成均匀的溶解固溶体，提高合金的强度和硬度。

退火过程中，相分布的变化会影响合金的晶粒长大和生长速率，进一步改善合金的力学性能。

高温热处理对合金组织及性能的影响主要是通过晶体结构、晶粒尺寸和相分布的变化实现的。

通过合理控制高温热处理的参数，可以调控这些变化的程度和速率，实现合金性能的优化。

例如，通过控制退火温度和时间，可以实现合金的再生结晶，从而获得细小的、均匀分布的晶粒，提高合金的强度和韧性。

试验检测文章编号.1007-6034（2020）02-0043-03DOI：10.14032/j.issn.1007-6034.2020.02.017回火温度对C级钢组织、性能的影响魏瑾瑾，刘涛，雷朝阳，甘海潮，常有余（中车长江铜陵车辆有限公司，安徽铜陵244000）摘要：采用金相显微镜、万能拉伸试验机等设备研究了不同的回火温度对高含破量的C级钢（ZG25MnNiCrMo）的显微组织和力学性能的影响。

结果表明，在相同正火工艺下，回火温度越高，C级钢的网状回火索氏体组织越明显、晶粒找铁素体越多。

网状回火索氏体组织和晶粒状铁素体的增多，降低了材料的强度、硬度，改善了材料的塑性、韧性。

关键词：C级钢；回火温度；金相组织；力学性能中图分类号:TG142.12文献标识码：BC级钢因为具有高的强度、良好的塑性和低温韧性，目前广泛运用于车钩、前后从板座和高强度摇枕、侧架等货车配件上。

C级钢属于低合金高强度铸钢，日常生产采用正火+回火的热处理工艺，以获得良好的综合性能。

但在实际生产中，当熔炼成分中碳含量偏上限时，常出现断后伸长率、断面收缩率等塑性指标不满足标准要求、低温（-18T）冲击韧度也偏低的情况。

由于热处理不合格，需采用重新热处理的方式以改善材料力学性能，从而增加了生产成本，降低了生产效率。

为了改善碳含量较高的C级钢铸件塑、韧性，对c级钢热处理工艺进行优化很有必要。

本文研究了碳含量偏高时的C级钢试块在不同的回火温度下的显微组织、拉伸性能、冲击性能，从而得到改善C级钢的塑、韧性的工艺。

1试验材料和方法C级钢经熔炼后浇铸成标准的基尔试块，化学成分及力学性能指标如表1所示，参照TB/T2942 -2015（机车车辆用铸钢件通用技术条件》。

试验选用化学成分为C:0.30%、Si:0.36%、Mn：1.41%、Ni：0.35%、Cr：0.31%、Mo：0.21%、P：0.012%、S：0.010%的同一熔炼炉次的标准试块，正火采用900 T保温1h的工艺，正火后分别在620V,640乜、660V,680下进行回火，回火保温时间为2h。

正火后回火的目的一般是主要针对于大截面零件而言的：有以下作用——且非常重要1.对于像电机轴、压机容器等零件（材质一般为碳钢或低合金结构钢）而言，正火+高温回火就是其最终热处理因此正火后及时回火处理能有效的稳定组织及尺寸，进一步消除工件内应力，对提高综合力学性能有明显作用；2.对于大型锻件而言，正火后及时高温回火（一般还在中间加一次过冷）除了能达到前面所述之目的外，还有扩氢的重要作用，特别是高淬透性钢，（氢是产生白点的因素）而大锻件若内部产生了白点的话一般都要报废。

所以重要零件（或特殊材料）正火+高温回火是十分必要的。

一般正火不进行回火,当淬透性比较好的材料或者采用雾冷正火时,要进行高温回火,因为淬透性好的材料正火时,易出现混晶组织,雾冷造成一定的应力,所以,要进行回火,这样不但消除应力,还能提高材料综合性能.正火主要是为了细化晶粒消除网状碳化物,回火是消除应力.正火是将材料加热到Ac3以下某一温度经保温后空气中冷却的金属热处理工艺。

正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。

另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。

②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。

③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。

分为高温、低温、中温回火，其中高温回火又称为调质处理正火后回火的目的就是去应力回火，原因很简单：正火工艺的冷却并非平衡冷却，所获得的组织并非平衡组织，非平衡组织内部自然存在一定的内应力。

这一点，可以追溯到回火的最初定义：回火过去的文献把回火定义为：把淬过火或正火的钢件加热到设定的某一温度（低于下临界点温度），保持充分的时间，以消除其因淬火或正火等所产生的残余应力，并获得较稳定的显微组织和设计需要的综合力学性能的热处理工艺。

正火及高温回火对低合金高强度铸钢组织与性能的影响雷勇;许晓嫦;李良;张奇;赵凤晓;徐浩浩【摘要】针对铸钢材料在恶劣环境（重载、低温等）下具有高强度、良好的低温冲击韧性和焊接性的使用要求，设计了1种低碳（w（C）为0．11％），含Ni、Mo的低合金高强度铸钢，重点研究该铸钢经880℃正火＋520-650℃回火后的组织与力学性能。

结果表明：实验铸钢经正火＋回火处理后，由铸态粗大的亚共析组织转变为细小的铁素体＋回火贝氏体，铸钢的综合力学性能显著提高；铁素体＋贝氏体的混合组织具有高回火稳定性，与添加的Cr、Mo、V等合金元素有关；少量合金元素V在回火过程中形成弥散的（Ti,V）（C，N）析出相，起到析出强化作用；在580℃回火时，δb=590MPa，δ0．2=470MPa，伸长率为26％，断面收缩率为70％，尤其是冲击功Aku（室温）与Aku（-40℃）分别达到150J和110J，室温及低温冲击断口均存在大量的韧窝和撕裂棱，断裂机制为韧性断裂。

可见，实验铸钢表现出良好的综合性能匹配，能满足材料在苛刻条件下的使用要求。

【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2013(018)002【总页数】9页(P241-249)【关键词】低合金高强度铸钢;合金设计;力学性能;微观组织;低温冲击韧性【作者】雷勇;许晓嫦;李良;张奇;赵凤晓;徐浩浩【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;;;;;;【正文语种】中文【中图分类】TG142.1铸钢件具有优良的力学性能和物理化学性能，广泛应用于运输、矿山、石油等行业[1]。

为满足铸钢材料在重载、低温等恶劣环境下的使用要求，在保证强度的同时，还要求具有良好的低温冲击韧性和焊接性能等[2−4]。

传统的铸钢材料，其设计成分都有较高的碳含量(w(C)为0.15%～0.60%)[1]，既能改善钢的铸造性能，又能提高钢的强度与硬度，但由此而产生塑韧性差、焊接困难等问题。

铸钢热处理
铸钢热处理是指对铸钢件进行加热、保温和冷却等一系列操作，以改变其组织结构和性能，提高其使用性能和寿命。

铸钢热处理的主要方式包括退火、正火、淬火、回火等。

退火处理：将铸钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能和提高塑性。

退火处理主要用于消除铸钢件在铸造过程中产生的残余应力和变形，以及细化晶粒，为后续的热处理作准备。

正火处理：将铸钢件加热到适宜的温度，保温一定时间，然后进行空冷，以获得均匀的组织和细化晶粒，提高铸钢件的强度和韧性。

正火处理主要用于提高铸钢件的强度和韧性，改善其切削加工性能。

淬火处理：将铸钢件加热到淬火温度，保温一定时间，然后进行快速冷却，以获得高硬度和高强度的组织。

淬火处理主要用于提高铸钢件的硬度和耐磨性，使其具有更好的使用性能。

回火处理：将淬火后的铸钢件加热到回火温度，保温一定时间，然后进行冷却，以消除淬火应力、降低硬度和提高韧性。

回火处理主要用于调整铸钢件的硬度和韧性，提高其使用性能和寿命。

除了以上四种主要的热处理方式外，还有一些其他的热处理方法，如时效处理、调质处理等。

时效处理主要用于消除铸钢件在加工和使用过程中产生的内应力，提高其尺寸稳定性和使用性能。

调质处理则是将淬火和高温回火结合起来，以获得高强度、高硬度和高韧性的综合性能。

总之，铸钢热处理是提高铸钢件使用性能和寿命的重要手段之一，通过合理的热处理方法和工艺参数选择，可以显著改善铸钢件的组织结构和性能，满足不同的使用要求。

按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。

1.退火：退火是将铸钢件加热到Ac3以上20~3（FC,保温一定时间，冷却的热处理工艺。

退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。

碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。

适用于所有牌号的铸钢件。

2,正火：正火是将铸钢件加热到Ac3温度以上30~50。

C保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。

正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也是作为以后热处理的预备处理。

正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。

经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。

一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。

正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。

3淬火：淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后（AC。

或Ac•以上），保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。

常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。

铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能铸钢件淬火工艺的主要参数:Q）淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。

原则上,亚共析铸钢淬火温度为Ac o以上20~30℃,常称之为完全淬火。

共析及过共析铸钢在Ac o以上30~50℃淬火，即所谓亚临界淬火或两相区淬火。

这种淬火也可用于亚共析钢，所获得的组织较一般淬火的细，适用于低合金铸钢件韧化处理。

（2）淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。

为此，铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。

调修温度对S355J2W(H)钢组织与性能的影响卢峰华;姜斌;宋学毅【摘要】采用不同的火焰调修温度(700 ℃、800℃、1 000℃和1 200℃)对构架材料S355J2W(H)钢进行火焰调修,研究不同火焰调修温度对其组织和性能的影响.结果表明:随着火焰调修温度的升高,S355J2W(H)钢冲击性能下降较为明显;但不同调修温度对其弯曲、拉伸性能及显微硬度影响不大;S355J2W(H)钢在700℃、800℃和1 000℃热调修时,其显微组织与未经调修的母材相当,为沿轧制方向呈带状分布的铁素体和珠光体;而在1 200.℃调修时其显微组织为粗大的多边形块状铁素体和珠光体,已完全没有未经调修的母材呈带状分布的轧制特征且晶粒有所长大,故合适的热调修温度为700℃～1 000℃,不宜超过1 000℃.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2017(047)001【总页数】5页(P101-105)【关键词】火焰调修温度;S355J2W(H)钢;转向架构架【作者】卢峰华;姜斌;宋学毅【作者单位】中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心,河北唐山063035【正文语种】中文【中图分类】TG441.8国内外客车转向架构架尤其是高速列车转向架构架的主流形式为焊接构架。

焊接构架的应用对减轻列车自重、提高列车运行速度起到十分重要的作用，但焊接变形的存在对列车的安全可靠运行会产生不利影响，如果不予以矫正，不仅影响结构整体安装，还会降低设备的安全可靠性[1-2]。

为此，高速列车转向架焊接构架制造中的焊接变形受到国内外高速列车制造企业的高度重视。

生产中除了通过采用相应的工艺控制焊接变形外，还通过调修来矫正焊接变形。

为了提高高速列车转向架焊接构架制造质量[3-4]，在此研究不同热调修温度（700℃、800℃、1 000℃和1 200℃）对构架材料鞍钢产S355J2W（H）低合金钢组织与性能的影响规律，以确定其合理调修温度，为高速列车转向架焊接构架调修提供依据。

热处理工艺对低屈强比高强度结构钢组织与性能的影响采用两相区淬火+回火(L+T)、淬火+两相区淬火+回火(Q+L+T)和正火+回火(N+T)工艺，对实验室试制的低屈强比高强度结构钢进行系列热处理试验，并研究了3种热处理工艺对试验钢组织和性能的影响。

结果表明，两相区淬火前，试验钢的初始组织及正火、淬火时冷却速率的差异决定了最终的组织性能，采用L+T 工艺，试验钢的强度和屈强比最高；采用Q+L+T 工艺，试验钢的屈强比略有下降，但强度却大幅下降；采用N+T 工艺，试验钢的屈强比最低，强度与采用Q+L+T 工艺相近。

一般来说，在采用各种强化机制提高结构钢强度的同时，其屈强比将不可避免地上升，但对于某些具有特殊用途的工程结构，如桥梁、建筑、管线、海洋平台等，出于安全考虑，对结构钢的屈强比有严格要求。

例如，欧洲和日本对建筑用钢的要求中包括屈强比分别小于0.91和0.80，我国建筑结构用钢标准GB/T19879—2005《建筑结构用钢板》将屈强比限定在0.80～0.85，但屈服强度Rp0.2最高仅规定到460MPa 。

因此开发具有低屈强比、高韧性、良好焊接性能的高强度钢具有重要的意义。

日本JFE 采用Super-OLAC+HOP(超快冷+在线热处理)技术已成功开发出TS780MPa 级低屈强比建筑结构用钢，但该工艺由于要求配备特殊的生产设备，因此尚未被其他企业所采用。

目前，各单位在低屈强比高强钢的试制开发中仍多采用淬火+两相区淬火+回火(Q+L+T)、直接淬火+两相区淬火+回火(DQ+L+T)、直接两相区淬火+回火(DL+T)、缓慢冷却型淬火+回火(缓慢冷却型DQ+T)等工艺。

本文针对Rm700MPa 级低屈强比高强钢，通过特殊的化学成分设计，采用L+T 、Q+L+T 、正火+回火(N+T)等工艺，研究了不同热处理条件对试验钢组织和性能的影响，为该级别钢板的开发提供了试验依据。

1、试验材料及方法试验用钢在150kg 真空感应熔炼炉中冶炼，浇铸为150mm×150mm×420mm 的钢锭，具体化学成分如下表所示。