一次正火與兩次正火對(duì)ZG15Cr1Mo1V材料性能和組織的影響

ZG15Cr1Mo1V材料屬于熱強(qiáng)鋼，導(dǎo)熱系數(shù)小，剛度大，常在高溫下工作，多用于電站汽輪機(jī)缸體等鑄件。

某廠訂貨的ZG15Cr1Mo1V材料中壓內(nèi)缸等鑄件的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求采用兩次正火加高溫回火的方式，且第二次正火的溫度相對(duì)于第一次正火溫度大幅度降低，致使出現(xiàn)一定程度的混晶現(xiàn)象，引發(fā)性能不穩(wěn)定。為解決這一突出問題，技術(shù)人員分析了該材料熱處理機(jī)理，探討了一次正火加高溫回火的熱處理方式，與標(biāo)準(zhǔn)要求的兩次正火加高溫回火進(jìn)行了材料力學(xué)性能、金相組織的對(duì)比。

根據(jù)缸體產(chǎn)品的最大截面積，澆注了兩個(gè)400mm×400mm×350mm的大試塊，一個(gè)做一次正火處理，另一個(gè)做兩次正火處理，但同爐回火熱處理。為方便比對(duì)，以1#代表一次正火熱處理加高溫回火，2#代表二次正火加高溫回火。2#試塊采用兩次正火+高溫回火的熱處理方式，第一次正火的目的在于使鋼中合金元素充分?jǐn)U散達(dá)到均勻化效果；第二次正火+高溫回火目的在于細(xì)化晶粒，改善組織，提高鑄件綜合力學(xué)性能。

1#、2#熱處理試驗(yàn)的具體過程如下，在進(jìn)行第一次正火熱處理時(shí)，將兩個(gè)大試塊放于同一熱處理爐中加熱保溫，在冷卻時(shí)，1#試塊進(jìn)行噴霧，2#試塊進(jìn)行進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻。之后，2#試塊再進(jìn)行990℃的正火熱處理，隨后1#、2#試塊再同爐回火熱處理。

通過上述熱處理后，進(jìn)行了拉伸、沖擊和顯微組織試驗(yàn)，分別按照GB/T228、GB/T229和GB/T13298中規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：

（1）一次正火與兩次正火相比較，抗拉強(qiáng)度差異小，屈服強(qiáng)度略高，主要原因在于1#大試塊比2#大試塊正火溫度更高，過冷度更大，促使屈服強(qiáng)度更高。表層與心部強(qiáng)度差異較小。

（2）一次正火與兩次正火相比較，沖擊功有高有低，但總體而言，表層沖擊功均高于心部沖擊功。

（3）一次正火與兩次正火相比較，前者晶粒更加細(xì)小均勻，后者有粗大晶粒且存在混晶現(xiàn)象。主要原因在于該種材料屬于Cr-Mo鋼，其中Cr、Mo有延緩過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的作用，且可擴(kuò)大貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍。Mo強(qiáng)烈抑制珠光體轉(zhuǎn)變而對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變影響很小，因而易于發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，該組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉瞧胶鈶B(tài)組織，容易存在組織遺傳。當(dāng)再次進(jìn)行正火時(shí)，原有晶粒得到部分遺傳保持，又會(huì)產(chǎn)生奧氏體的形核和長大，所以正火次數(shù)的增加使得混晶現(xiàn)象更加明顯。