·198 北京科技大学学报 第32卷 30 um 30m 图220SMm3NA钢920℃淬火并以不同速率冷却的显微组织，(a)8℃·，(b)2℃·：1 Fig 2 M icmstmctures of 20SMn3NiA steel quenched at920C and cooled down at different cooling rates (a)8C.s (b)2C.s 30μm 30μm 30山m 图320SMn3NA钢在900℃淬火、不同温度回火120min的显微组织.(a)200℃；(b)320℃；(c)480℃ Fig 3 M icmostmuchures of20SMn3NiA steel quenched at 900C and tempered at different tmmpertures for 120m in (a)200C;(b)320C:(c) 480℃ 2.3热处理工艺对力学性能的影响 显，在840℃时最小的延伸率与930℃时最大的延 2.3.1淬火温度对力学性能的影响 伸率仅相差0.7%，而810℃时最小的断面收缩率与 由图4可知：在不同温度淬火并200℃、120mn 900℃时最大的断面收缩率仅相差0.%.随淬火 回火后，随淬火温度的升高，抗拉强度和屈服强度均 温度的升高，冲击韧性直线上升，在淬火温度为 降低，但降幅不大，钢的抗拉强度均在1500MPa以 900℃时，冲击韧性达到峰值(85J),比最小冲击韧 上，淬火温度对洛氏硬度没有明显的影响趋势，硬 性高出12.15在更高温度(930℃)淬火时，冲击韧 度变化不大·延伸率与断面收缩率变化程度都不明 性又降低，但降幅不大 1600 48 90 1500F a 1400 1300 --HRC 50 102 1200 44 1100 30 60 1000 42 9090082084086088090920940 180082084086080900920940 淬火温度℃ 淬火温度℃ 图4淬火温度对2OSM3NA钢力学性能的影响，(a)强度和硬度：(b)塑性和冲击韧性 Fig 4 Effect of quenching mpemture on the mechanical pmoperties of 20SMn3NiA steel (a)strength and hanness (b)plasticity and inpact toughness 在810℃和840℃淬火并200℃、120mim回火 的升高，奥氏体晶粒逐渐长大，相变后的马氏体板条 时，由于淬火温度偏低，奥氏体化过程难以充分进 束尺寸大，因此强度和韧性下降；再次，因该材料中 行，组织中还有未溶解的碳化物存在，奥氏体中固溶 碳含量少，且Mn为弱碳化物形成元素，SiNi皆为 的碳和合金元素含量低，奥氏体组织不均匀，因而淬 非碳化物形成元素，故整体硬度不高，在淬火温度范 火马氏体回火后的冲击韧性偏低：其次，随淬火温度 围内的平均硬度为HRC42.5.北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 2 20ＳｉＭｎ3ＮｉＡ钢 920℃淬火并以不同速率冷却的显微组织．（ａ）8℃·ｓ—1；（ｂ）2℃·ｓ—1 Ｆｉｇ．2 Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆ20ＳｉＭｎ3ＮｉＡｓｔｅｅｌｑｕｅｎｃｈｅｄａｔ920℃ ａｎｄｃｏｏｌｅｄｄｏｗｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅｓ：（ａ）8℃·ｓ—1；（ｂ）2℃·ｓ—1 图 3 20ＳｉＭｎ3ＮｉＡ钢在 900℃淬火、不同温度回火 120ｍｉｎ的显微组织．（ａ）200℃；（ｂ）320℃；（ｃ）480℃ Ｆｉｇ．3 Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆ20ＳｉＭｎ3ＮｉＡｓｔｅｅｌｑｕｅｎｃｈｅｄａｔ900℃ ａｎｄｔｅｍｐｅｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｆｏｒ120ｍｉｎ：（ａ）200℃；（ｂ）320℃；（ｃ） 480℃ 2∙3 热处理工艺对力学性能的影响 2∙3∙1 淬火温度对力学性能的影响 由图 4可知：在不同温度淬火并 200℃、120ｍｉｎ 回火后‚随淬火温度的升高‚抗拉强度和屈服强度均 降低‚但降幅不大‚钢的抗拉强度均在 1500ＭＰａ以 上．淬火温度对洛氏硬度没有明显的影响趋势‚硬 度变化不大．延伸率与断面收缩率变化程度都不明 显‚在 840℃时最小的延伸率与 930℃时最大的延 伸率仅相差0∙7％‚而810℃时最小的断面收缩率与 900℃时最大的断面收缩率仅相差 0∙8％．随淬火 温度的升高‚冲击韧性直线上升‚在淬火温度为 900℃时‚冲击韧性达到峰值 （85Ｊ）‚比最小冲击韧 性高出 12∙1Ｊ；在更高温度 （930℃ ）淬火时‚冲击韧 性又降低‚但降幅不大． 图 4 淬火温度对 20ＳｉＭｎ3ＮｉＡ钢力学性能的影响．（ａ） 强度和硬度；（ｂ） 塑性和冲击韧性 Ｆｉｇ．4 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｑｕｅｎｃｈｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ20ＳｉＭｎ3ＮｉＡｓｔｅｅｌ：（ａ） ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓ；（ｂ） ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｉｍｐａｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ 在 810℃和 840℃淬火并 200℃、120ｍｉｎ回火 时‚由于淬火温度偏低‚奥氏体化过程难以充分进 行‚组织中还有未溶解的碳化物存在‚奥氏体中固溶 的碳和合金元素含量低‚奥氏体组织不均匀‚因而淬 火马氏体回火后的冲击韧性偏低；其次‚随淬火温度 的升高‚奥氏体晶粒逐渐长大‚相变后的马氏体板条 束尺寸大‚因此强度和韧性下降；再次‚因该材料中 碳含量少‚且 Ｍｎ为弱碳化物形成元素‚Ｓｉ、Ｎｉ皆为 非碳化物形成元素‚故整体硬度不高‚在淬火温度范 围内的平均硬度为 ＨＲＣ42∙5． ·198·