工程科学学报，第37卷，第9期：1143-1148,2015年9月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.9:1143-1148,September 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.006:http://journals.ustb.edu.cn 冷却速率和奥氏体化温度对40Cr钢球化退火的影响 邱木生，祭程⑧，朱苗勇，徐东 东北大学材料与治金学院，沈阳110819 ☒通信作者，E-mail:jic@smm.neu.cdu.cm 摘要为探究奥氏体化温度和冷却速率对40C钢球化过程的影响，采用双相区球化退火研究了热轧态40C钢的球化退 火行为和力学性能.奥氏体化温度从760℃提高到800℃，冷却速率从10℃h上升到30℃h,组织硬度随冷却速度呈V 形变化，碳化物球化率随冷却速度变化正好与前者相反.奥氏体化温度为760℃，冷却速率为20℃h所得到的球化组织球 化率高，且碳化物细小，具有良好的冷成形性能，可大幅度缩短球化退火时间，显著提高生产效率.提出了球化退火过程中离 异共析转变机制，控制好球化过程中奥氏体化温度、冷却速率及保温时间有利于离异共析转变的发生. 关键词中碳钢：退火；力学性能：奥氏体化温度：冷却速率 分类号TG156.21 Effect of cooling rate and austenitizing temperature on the spheroidizing annealing of 40Cr steel QIU Mu-sheng,JI Cheng,ZHU Miao-yong,XU Dong School of Materials and Metallurgy,Northeaster University,Shenyang 110819,China Corresponding author,E-mail:jic@smm.neu.edu.cn ABSTRACT To study the impact of austenitizing temperature and cooling rate on the spheroidizing annealing process of 40Cr steel, the spheroidizing annealing behavior and the mechanical properties of 40Cr steel were investigated by conventional intercritical annea- ling.It is found that with the austenitizing temperature between 760 C and 800C,the hardness varies as a "V"shape but the ce- mentite spheroidization rate changes as an inverted "V"shape with increasing cooling rate from 10C.hto 30C.h-.Higher sphe- roidization level and finer carbides,which are obtained at an austenitizing temperature of 760C and a cooling rate of 20C.h,make the steel having a better cold formability.A divorced eutectoid transformation (DET)reaction mechanism of the spheroidizing annea- ling process was proposed,and the occurrence of the divorced eutectoid transformation reaction depends strongly on austenitizing tem- perature,cooling rate and holding time. KEY WORDS medium carbon steels:annealing:mechanical properties:austenitizing temperature;cooling rate 40Cr钢是一种含碳量为0.37%~0.44%的中碳 状珠光体的裂纹扩展速率远低于片状珠光体组织Ⅲ 钢，主要用于8级螺母，8.8级螺栓，其原始组织一般 为了获得令人满意的球化组织，对钢球化退火处理过 为铁素体和珠光体组织，因其硬度高，不易进行冷成形 程的研究显得尤为重要.球化退火处理是目前紧固件 加工，往往需要进行球化处理：球化处理后的组织为弥 生产过程中最为耗时、耗能的工序，其周期大约为 散的球状碳化物分布在铁素体基体上，可以明显改善 12~20h四.因此紧固件制造行业迫切希望能够简化 其切削加工性能.球化碳化物的形状和分布对钢的断 球化退火工艺，缩短球化退火时间.国内外很多学者 裂韧性有很重要的影响，在相同的应力强度条件下，球 从不同角度研究了钢的球化退火过程.李峰等网研究 收稿日期：201403-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51474058)：中央高校基本科研业务费资助项目(N130402017)工程科学学报，第 37 卷，第 9 期: 1143--1148，2015 年 9 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 9: 1143--1148，September 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 09． 006; http: / /journals． ustb． edu． cn 冷却速率和奥氏体化温度对 40Cr 钢球化退火的影响 邱木生，祭 程，朱苗勇，徐 东 东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819  通信作者，E-mail: jic@ smm． neu． edu． cn 摘 要 为探究奥氏体化温度和冷却速率对 40Cr 钢球化过程的影响，采用双相区球化退火研究了热轧态 40Cr 钢的球化退 火行为和力学性能． 奥氏体化温度从 760 ℃提高到 800 ℃，冷却速率从 10 ℃·h － 1 上升到 30 ℃·h － 1 ，组织硬度随冷却速度呈 V 形变化，碳化物球化率随冷却速度变化正好与前者相反． 奥氏体化温度为 760 ℃，冷却速率为 20 ℃·h － 1 所得到的球化组织球 化率高，且碳化物细小，具有良好的冷成形性能，可大幅度缩短球化退火时间，显著提高生产效率． 提出了球化退火过程中离 异共析转变机制，控制好球化过程中奥氏体化温度、冷却速率及保温时间有利于离异共析转变的发生． 关键词 中碳钢; 退火; 力学性能; 奥氏体化温度; 冷却速率 分类号 TG156. 21 Effect of cooling rate and austenitizing temperature on the spheroidizing annealing of 40Cr steel QIU Mu-sheng，JI Cheng ，ZHU Miao-yong，XU Dong School of Materials and Metallurgy，Northeastern University，Shenyang 110819，China  Corresponding author，E-mail: jic@ smm． neu． edu． cn ABSTＲACT To study the impact of austenitizing temperature and cooling rate on the spheroidizing annealing process of 40Cr steel， the spheroidizing annealing behavior and the mechanical properties of 40Cr steel were investigated by conventional intercritical annea￾ling． It is found that with the austenitizing temperature between 760 ℃ and 800 ℃，the hardness varies as a“V”shape but the ce￾mentite spheroidization rate changes as an inverted“V”shape with increasing cooling rate from 10 ℃·h － 1 to 30 ℃·h － 1 ． Higher sphe￾roidization level and finer carbides，which are obtained at an austenitizing temperature of 760 ℃ and a cooling rate of 20 ℃·h － 1 ，make the steel having a better cold formability． A divorced eutectoid transformation ( DET) reaction mechanism of the spheroidizing annea￾ling process was proposed，and the occurrence of the divorced eutectoid transformation reaction depends strongly on austenitizing tem￾perature，cooling rate and holding time． KEY WOＲDS medium carbon steels; annealing; mechanical properties; austenitizing temperature; cooling rate 收稿日期: 2014--03--18 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51474058) ; 中央高校基本科研业务费资助项目( N130402017) 40Cr 钢是一种含碳量为 0. 37% ～ 0. 44% 的中碳 钢，主要用于 8 级螺母，8. 8 级螺栓，其原始组织一般 为铁素体和珠光体组织，因其硬度高，不易进行冷成形 加工，往往需要进行球化处理; 球化处理后的组织为弥 散的球状碳化物分布在铁素体基体上，可以明显改善 其切削加工性能． 球化碳化物的形状和分布对钢的断 裂韧性有很重要的影响，在相同的应力强度条件下，球 状珠光体的裂纹扩展速率远低于片状珠光体组织［1］． 为了获得令人满意的球化组织，对钢球化退火处理过 程的研究显得尤为重要． 球化退火处理是目前紧固件 生产过 程 中 最 为 耗 时、耗 能 的 工 序，其 周 期 大 约 为 12 ～ 20 h ［2］． 因此紧固件制造行业迫切希望能够简化 球化退火工艺，缩短球化退火时间． 国内外很多学者 从不同角度研究了钢的球化退火过程． 李峰等［3］研究