一種具有節(jié)能效果的鋼材強(qiáng)韌化手段——高溫形變熱處理

形變熱處理是指將壓力加工與熱處理操作相結(jié)合，有效地綜合利用形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的一種工藝方法。其中，高溫形變熱處理，是將鋼加熱至穩(wěn)定奧氏體區(qū)，保持一段時(shí)間，在該溫度下變形，隨后立即快冷至一定溫度以獲得所需組織的綜合工藝。

高溫形變熱處理不但能夠得到一般加工處理所達(dá)不到的高強(qiáng)度、高塑性和高韌性的良好配合，而且還能大大簡(jiǎn)化鋼材或零件的生產(chǎn)流程，從而帶來相當(dāng)好的經(jīng)濟(jì)效益。

各種鋼材都可進(jìn)行高溫形變熱處理，相對(duì)于普通淬火，高溫形變淬火后經(jīng)適當(dāng)溫度回火，可將抗拉強(qiáng)度提高10%～30%，塑性提高40%～50%，顯著改善鋼的綜合力學(xué)性能；其主要原理是能夠使得奧氏體晶粒細(xì)化，使隨后生成的馬氏體晶粒也變得很細(xì)。此外，鋼件表面留下的較大殘余應(yīng)力，還可極大提高鋼的疲勞強(qiáng)度。例如，對(duì)25mm厚錳硅鋼板采用軋熱-淬火的控制軋制，抗拉強(qiáng)度可比重新加熱淬火提高70～80MPa。又如，對(duì)X18H10T不銹鋼棒材采用終軋溫度為870℃的軋熱淬火，可使屈服強(qiáng)度由260MPa提高到530MPa；抗拉強(qiáng)度由630MPa提高到690MPa。

由于高溫形變淬火是在奧氏體狀態(tài)下進(jìn)行形變的，所以其形變?nèi)菀?，在一般鍛、軋等壓力加工條件下都可進(jìn)行，并可輕松結(jié)合到鍛造或軋制生產(chǎn)流程中。另外，由于它可將鍛造和熱處理合二為一，鍛造后可直接進(jìn)行熱處理而無需重新加熱，從而減少了材料的氧化、脫碳和變形，并可大量節(jié)能。此外，高溫形變淬火由于不需要另加大功率的設(shè)備，降低了設(shè)備占用臺(tái)時(shí)和維護(hù)費(fèi)用，且極易在生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)，可大大降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，因此是一種節(jié)能效果明顯的鋼材強(qiáng)韌化手段。生產(chǎn)實(shí)踐證明，應(yīng)用軋熱淬火生產(chǎn)鋼板，不但能顯著地改善鋼板的力學(xué)性能，還可大量節(jié)省能源。

從具體應(yīng)用實(shí)例來看，高溫形變淬火對(duì)彈簧類零件的強(qiáng)化效果顯著，不但能增加強(qiáng)度和疲勞極限，也可提高塑性及沖擊韌性。對(duì)汽車板簧進(jìn)行奧氏體形變熱處理后，可減少片數(shù)，縮小尺寸，從而達(dá)到減輕重量、節(jié)約鋼材的目的：板簧重量減輕31%，而壽命延長(zhǎng)2～4倍；對(duì)彈簧鋼55CrMnB來說，經(jīng)高溫形變淬火后，較之普通淬火，抗拉強(qiáng)度提高400MPa以上，斷面收縮率提高一倍以上，其疲勞強(qiáng)度也有大幅度提高。對(duì)傳動(dòng)零件如齒輪、鏈輪等進(jìn)行高溫形變淬火，往往可獲得比普通熱處理高30%左右的強(qiáng)度、耐磨性和彎曲強(qiáng)度。另據(jù)報(bào)道，對(duì)40CrNi鋼柴油機(jī)連桿進(jìn)行鍛熱淬火，和常規(guī)熱處理相比，抗拉強(qiáng)度由960MPa提高到1323MPa，延伸率由23.4%提高到28.8%，綜合力學(xué)性能良好，且熱處理工效成倍提高，生產(chǎn)質(zhì)量也穩(wěn)定可靠。

總之，高溫形變熱處理已經(jīng)成為獲得高強(qiáng)度高韌性的優(yōu)良綜合性能不可或缺的技術(shù)，而且還可節(jié)能減排，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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