20CrMnTi鋼管淬火和不同溫度回火組織與力學性能
20crMnTi鋼管是低碳低合金結構鋼,該鋼通常在化學熱處理狀態下使用。經滲碳或+碳氮共滲處理后,具有良好的耐磨性能和抗彎強度,以及較高的抗多次沖擊能力。該鋼+還可在調質狀態下使用,其熱處理工藝簡單,熱加工和冷加工性能均較好,在兵器工業+中,主要用來制造截面在30mm以下的承受中等載荷的零件,如履帶車輛的左右分離+圈、同步器固定齒套等。
20crMnTi鋼管作為低碳馬氏體用鋼,經淬火低溫回火后,在獲得高強度的同時,比優質碳素鋼有更好的塑性、韌性的配合,其冷脆傾向較小,低溫沖擊值高,綜合機械性能良好,可用以制造中小尺寸的高強度零件。
熱處理工藝不同,特別是不同溫度回火后,鋼材具有不同的組織和性能。
20CRMNTI鋼管在200℃回火時其強度與自回火,即淬火態時相近或略有提高,而后隨回火溫度升高強度逐漸增加,至250～300℃回火時,強度達到最大值。這主要是因為20CrMnTi等低碳馬氏體類鋼,在200℃以下回火時,由于碳原子偏聚于位錯較之析出碳化物更為穩定,所以僅有碳原子向位錯線附近偏聚而不析出碳化物。此時的組織結構與自回火態時相近,而使性能基本相同。但由于低碳馬氏體鋼的Ms點較高,在淬火過程中有可能在已形成的馬氏體中發生自回火而析出碳化物。
當回火溫度升高到250～300℃時,除碳原子進一步偏聚外,還將從碳的偏聚區直接析出e一碳化物,這些極細小的碳化物還與母相保持共格聯系,由此而造成的結構畸變與位錯釘扎作用增強,而使鋼的強度提高。此時的顯微組織仍保持板條狀馬氏體的形態。+在回火溫度超過30O℃以上回火時,由于自α相中析出了θ一碳化物并開始逐浙長大,α相基體中的碳已趨于平衡態含量,固溶強化和彌散強化作用減弱,使鋼的強度又逐漸降低。+20CrMnTi鋼經400℃回火后,在馬氏體板條界析出薄片狀θ一碳化物。但此時組織+仍保持板條狀馬氏體的形態。
如再升高回火溫度,則顆粒狀碳化物將明顯粗化。α相基體已進行回復和再結晶，這時鋼的組織將由等抽的α晶粒和較粗大的θ一碳化物構成,這種組織的固溶強化作用已消失,對位錯運動的阻力顯著降低,致使鋼的強度進一步降低。+但由于20CrMnTi鋼管中的Cr、Ti等強碳化物形成元素的作用,阻礙了碳原子在馬氏體中的擴散和減慢了碳化物微粒的聚焦長大速度.以及推遲了θ相的回復、再結晶過程,從而抑制了鋼的硬度和強度的降低,因此使20CrMnTi鋼與中碳調質鋼相比,在相同溫度回火條件下仍具有較高的強度。
20CrMnTi鋼管淬火成低碳馬氏體組織后還具有良好的塑性與韌性,且隨回火溫度的升高而增加。沖擊韌性隨回火溫度升高開始增加,但在300~400℃溫度范圍內回火時,沖擊韌性值又較明顯降低。這主要是由于在此溫度范圍內回火時,沿板條馬氏體板條界析出碳化物薄殼所致,由此亦使伸長率在此溫度附近沒有增加,呈現出較明顯的回火脆性。對一般結構零件在確定回火工藝時,應避免回火脆性的不良影響,但對一些特殊要求的零件又可利用這一現象以滿足特殊要求。
當回火溫度超過400℃以上再升高回火溫度后,塑性和沖擊韌性均顯著增加。20CrMnTi鋼在低溫回火或在高溫回火,均具有優良的塑性和韌性。從20CrMnTi鋼淬火后經250℃回火和經400℃回火后試樣斷口的電鏡微觀形貌,可見其明顯的韌窩特證,表明材料均為韌性斷裂。
20CrMnTi鋼管淬火和不同溫度回火后,具有良好的綜合力學性能,因此,除在化學熱處理狀態下使用外,還可做為低碳馬氏體鋼制造中小尺寸的高強度零件。 (2)20CrMnTi鋼管淬火后獲得低碳馬氏體組織,由于自回火現象使該鋼的性能與低溫回火時相近,即具有高強度和良好的塑性與韌性,因而可以在淬火狀態下直接應用。+(3)應用20CrMnTi鋼制造要求高精度尺寸穩定的零件,在淬火后應進行回火處理。當在250℃進行回火時,將獲得最佳強韌性能配合,如在300~400℃溫度范圍內回火時,則出現回火脆性,對一般結構零件應設法避免和克服,而對某些兵器零件可用此滿足其特殊性能要求。
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根據“精密鋼管協定”，2018年所有地區的需求將有所增長，歐洲以外的歐洲和歐洲今年將有所下降。要化解過剩產能5000萬噸左右、有效處置“僵尸山東精密管廠家”、淘汰落后產能、上半年徹底取締“地條鋼”等，這些都是必須完成的硬指標、硬任務。我們必須清醒地認識到，精密鋼管行業產能嚴重過剩的基本面仍然沒有改變，價格恢復性上漲、效益回升的基礎還不牢固，化解精密鋼管過剩產能的任務依然艱巨。要堅定不移按照中央、的安排部署，發揚踏石留印、抓鐵有痕的精神，摒棄懈怠思想，克服畏難情緒，增強創新意識，繼續攻堅克難，推進精密鋼管去產能工作不斷走向深入。
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