采用落實硬度計和光學顯微鏡對真空爐淬火+井式爐回火和鹽浴爐淬火+井式爐回火兩種熱處理后65Mn材料的性能和組織進行對比分析。結(jié)果表明：真空爐淬火+井式爐回火后材料硬度低，為30～35HRC，組織為馬氏體、貝氏體、鐵素體及碳化物；鹽浴爐淬火+井式爐回火后材料硬度高，為50～35HRC，組織為馬氏體和少量鐵素體及碳化物；分析造成真空爐淬火+井式爐回火硬度低的原因為：真空爐淬火時淬火轉(zhuǎn)移時間長（淬火轉(zhuǎn)時間約40s），造成材料奧氏體化不充分，淬火后零件硬度低。1概 述     65Mn 鋼的強度高，淬透性好，脫碳傾向小，價格低廉，是航空產(chǎn)品零件中常用的材料。一般采用鹽浴爐進行淬火，隨著近年來環(huán)保要求的提高，清潔生產(chǎn)成了熱處理發(fā)展的主要趨勢，伴隨著鹽浴爐的逐步淘汰，65Mn 材料熱處理需要用其他設(shè)備進行替代，而真空熱處理具有無污染、零件表面質(zhì)量好的優(yōu)點，成為替代鹽浴爐的主要設(shè)備。我廠65Mn 使用真空爐進行處理，硬度低于要求，經(jīng)常出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。本文以此為研究目標，對65Mn 材料真空爐淬火+井式爐回火、鹽浴爐淬火+井式爐回火及球化退火前處理3 種熱處理后材料性能和組織進行對比分析。2試驗材料、試驗件情況和主要方法      2. 1 試驗材料  試驗采用材料為65Mn，材料化學成分見表1。2. 2 試驗設(shè)備   雙室真空油淬氣冷爐、鹽浴爐、箱式電爐和井式爐。2. 3 試驗件情況   試驗件的有效厚度為6mm，見圖1。2. 4 試驗方法    所有材料均進行正火處理，設(shè)備采用真空爐，正火溫度820℃，時間80min，冷卻方式前室冷卻。使材料晶粒細化、化物分布均勻化及消除機加工應(yīng)力。2.4.1 真空爐+井式爐熱處理試驗工藝    淬火溫度820℃，保溫時間60min，油冷。回火溫度300～340℃，保溫時間70min，油冷。2.4.2 鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝    淬火溫度820℃，保溫時間10～12min，油冷；淬火轉(zhuǎn)移時間選擇3、7、10、15、20s。回火溫度300～340℃，保溫時間70min，油冷。對淬火態(tài)試驗件及淬火+回火態(tài)試驗件采用洛式硬度計檢測硬度，對淬火+回火后試驗件使用光學顯微鏡檢測組織。2.4.3 球化退火工藝試驗     正火的主要作用是使晶粒細化和碳化物分布均勻化，消除應(yīng)力等。球化退火的主要作用是使鋼中碳化物球化而進行的退火，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。基于以上原理，驗證球化退火對淬火硬度的影響。     球化退火使用箱式電爐，球化退火溫度810～830℃，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷。3試 驗 結(jié) 果 與 分 析3. 1 試驗結(jié)果    真空爐+井式爐熱處理試驗工藝及結(jié)果見表2，其中淬火態(tài)的硬度能夠達到30～35HRC，回火后隨溫度由300℃增加340℃，硬度值基本無變化，為30～35HRC。    回火溫度300℃與340℃對回火硬度幾乎無影響。    結(jié)果說明，使用真空爐進行淬火（經(jīng)測定，我廠使用的真空爐，淬火轉(zhuǎn)移時間約40s），試驗件硬度達不到要求。   鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝及結(jié)果見表3，其中淬火狀態(tài)硬度能夠最高達到62HRC，隨著轉(zhuǎn)移時間的延長，硬度從62HRC 降低為49.5HRC，回火溫度選擇320℃，對應(yīng)的硬度值由54HRC 降低至44.7HRC，試驗結(jié)果說明，淬火轉(zhuǎn)移時間是影響淬火硬度的重要因素。球化退火工藝試驗結(jié)果見表4，結(jié)果表明試驗件經(jīng)正火和球化退火，淬火后硬度值沒有差異。3. 2 分析與討論3.2.1 真空爐與鹽浴爐對比分析   從表2 和表3 中可以發(fā)現(xiàn)使用相同淬火溫度后，使用真空爐淬火后的硬度為33~33.5HRC，使用鹽浴爐淬火后的硬度為60.2HRC、62.0HRC，兩者硬度相差很大，造成回火后試驗件硬度相差大。使用金相顯微鏡對回火后的組織進行分析，見圖2、圖3。    仔細觀察圖1，組織為板條狀馬氏體、少量的殘余奧氏體和一些回火過程中析出的碳化物形貌，板條的特征十分明顯，組織整體較為均勻。仔細觀察圖2，組織為板條狀馬氏體、回火貝氏體、鐵素體及碳化物，其中板條狀馬氏體占比不到40%，大多數(shù)組織為回火貝氏體、奧氏體。    通過以上分析，馬氏體含量占比低是試驗件硬度低的主要原因。大量奧氏體存在的原因為淬火時奧氏體化未能轉(zhuǎn)化為馬氏體，造成這種情況的原因為真空爐淬火時淬火轉(zhuǎn)移時間過長。3.2.2 淬火轉(zhuǎn)移時間對硬度影響分析    淬火轉(zhuǎn)移時間，即零件從鹽浴槽開始露出或爐門打開到全部浸入淬火介質(zhì)所經(jīng)歷的時間。如果淬火溫度低于Ac1，淬火組織中會保留未溶鐵素體，使鋼的強度硬度下降。    將鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝中淬火轉(zhuǎn)移時間和淬火后硬度值做“淬火轉(zhuǎn)移時間-硬度值"曲線，見圖4。    由圖4 中可見，隨著淬火轉(zhuǎn)移時間的增加，淬火后的硬度值呈下降趨勢。硬度值下降主要是因為零件溫度下降過程中部分組織轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，導致轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的組織減少。4結(jié) 論①65Mn 材料淬火轉(zhuǎn)移時間對硬度的影響非常重要，隨著淬火轉(zhuǎn)移時間的增加，淬火后的硬度值呈下降趨勢。淬火轉(zhuǎn)移時間過長，會造成硬度低。②對比真空爐+井式爐熱處理試驗工藝和鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝，可以發(fā)現(xiàn)真空因淬火轉(zhuǎn)移時間過長，導致65Mn 零件淬火硬度低。③6mm左右有效厚度的65Mn 材料選擇熱處理淬火設(shè)備時應(yīng)優(yōu)先選擇鹽浴爐或氣氛保護的箱式電爐。