回火溫度對9310鋼力學(xué)性能及組織的影響

9310鋼是國外廣泛使用的一種低成本且具有非常優(yōu)異綜合性能的傳動部件用高強度滲碳鋼，其不僅強度高，韌性好，而且有著高的淬透性以及好的可焊性，因此多用于制造截面尺寸較大、且受重載荷的滲碳傳動構(gòu)件，如航空領(lǐng)域中關(guān)鍵齒輪、齒輪軸、主旋翼軸、尾槳軸等傳動裝置。而目前國內(nèi)外報道關(guān)于9310鋼組織和性能的文獻資料也比較少。本文主要針對采用真空熔煉+真空電極自耗重熔(VIM+VAR)冶煉的高純凈國產(chǎn)化的9310滲碳鋼，采用Thermo-Calc熱力學(xué)計算軟件對9310鋼的平衡組織相變規(guī)律進行研究；同時再通過拉伸、沖擊和硬度等力學(xué)性能試驗，研究回火溫度對9310鋼的力學(xué)性能的影響規(guī)律；從而確定9310鋼組織和性能的演變規(guī)律以及強韌化機理。

實驗用SAE9310鋼采用VIM+VAR工藝冶煉，其化學(xué)成分為(質(zhì)量分數(shù)，%)：0.11C，1.20Cr，3.40Ni，0.10Mo，0.24Si，0.49Mn，0.0016S，0.0021P，0.0006O，0.0011N，其余Fe。將Φ150mm棒坯改鍛成Φ20mm的棒料，開鍛溫度1150℃，終鍛溫度大于850℃，然后在680℃退火8h。所有力學(xué)性能試樣粗車加工后進行熱處理，熱處理制度為：先經(jīng)815℃固溶處理1h，油淬，再分別在100～500℃回火3h后空冷。將熱處理后的試樣精加工到最終尺寸。拉伸、沖擊和硬度等力學(xué)試驗均在室溫下按照國標(biāo)進行試驗。

9310鋼經(jīng)平衡相變后的室溫組織為鐵素體、M23C6、M7C3型碳化物和少量的殘余奧氏體。9310鋼經(jīng)815℃固溶1h油淬，再經(jīng)150～250℃回火后具有最佳的強韌性配合。淬火態(tài)9310鋼在150～250℃回火后細小的ε碳化物在板條馬氏體基體中彌散析出分布，保證了9310鋼此時具有最佳的強韌性配合。