·36· 北京科技大学学报 第34卷 表4不同热处理工艺下27SiMn的力学性能 Table 4 Mechanical properties of 27SiMn specimens under different heat treatment processes 热处理工艺 力学性能 组号 淬火 回火 ReL/MPa R/MPa A/% Z1% 冲击功刀 1 890℃，30min 450℃，50min 935 1115 15 53 37 3 890℃，40min 480℃，60min 887 1040 15 57 48 890℃，50min 510℃，80min 775 927 18 59 39 910℃，30min 480℃，80min 835 987 16 55 47 910℃，40min 510℃，50min 802 942 16 56 52 6 910℃，50min 450℃，60min 867 1040 15 55 子 930℃，30min 510℃，60min 797 940 16 57 44 930℃，40min 450℃，80min 947 1090 13 43 9 930℃，50min 480℃，50min 872 1015 14 55 56 表527SiMn正交试验结果 淬火保温时间对屈服强度和抗拉强度的影响很 Table 5 Orthogonal experimental results of 27SiMn specimens 小，屈服强度和抗拉强度在30~40min之间基本没 试验 因素 有变化.淬火保温时间对伸长率、面缩率和冲击功 性能指标 淬火温淬火保温回火温回火保温 指标 度，T时间， 度，T2时间2 的影响稍大一些，随着保温时间的延长，材料塑性逐 K 865.8 855.8 917 870 渐升高.考虑淬火工艺参数对碳和合金元素均匀 K2 835 852.5 865 850.8 化，保证充分奥氏体化以及保持较细的奥氏体晶粒， 屈服强度MPa K3 872.5 838.3 792 852.5 淬火保温时间选择40min. R37.5 17.5 125 19.2 3.2回火温度和保温时间对力学性能的影响 优水平930 30 450 50 当淬火温度在890~930℃，淬火保温时间在 K11027.51014 1081 1024 30~50min范围内时，回火温度和回火保温时间对 K2 990 1024 1014 1007 27SiMn力学性能的影响见图2.随回火温度的升 抗拉强度MPa 1015 994 936.7 1002 高，屈服强度和抗拉强度逐渐下降，伸长率和面缩率 R 37.5 30 144.3 日 呈上升趋势，冲击功在480℃时达到最大.参照 优水平 890 40 450 50 GB/T17396一1998标准对液压支架管强度性能指 K 16.25 16 14.7 15 标的规定.考虑到包钢的实际生产以及对材料的性 K2 16 15.25 15.4 15.8 能要求，即满足强度的同时，以韧性最佳为准，480 伸长率/% Ki 15 16 17.2 16.08 ℃为最佳回火加热温度.随着回火保温时间的延 R 1.25 0.75 2.5 1.08 长，屈服强度、抗拉强度缓慢降低，伸长率有所上升， 优水平890 50/30 510 80 冲击功有所下降，面缩率出现了先上升后下降的趋 K 56.7 55.3 54.6 55.1 势.考虑回火消除淬火引起的内应力，并考虑其综 K 55.4 56.3 56 56.7 合性能，回火保温时间定为50min. 随回火温度的升高和回火保温时间的延长， 断面收缩率/% K3 56.1 56.5 57.6 56.4 R 1.3 1.2 1.6 钢的强度降低，伸长率呈上升趋势.随回火温度升 优水平 890 50 510 60 高，过饱和C原子从固溶体中不断析出，C原子 K 41.3 43 42 学 的固溶强化效应不断下降，使得强度降低：随回火 K2 48 47.6 50 45.7 温度升高，钢中合金碳化物数量增加并逐渐聚集、 K 48 47 45 43 长大，对位错运动阻碍作用大大减弱，使强度急剧 冲击功小 6.7 4.6 8 5 降低回.在回火过程中马氏体板条内部、板条边缘 优水平 930 40 480 50 和奥氏体晶界上析出碳化物.其中在马氏体板条 注：K,、K2、K以及R分别表示各因素在水平1、2和3时对应的 内部有大量弥散析出的ε一碳化物质点，并开始逐 各性能的平均值以及极值. 渐聚集为片状渗碳体.当回火温度逐渐升高的过北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 表 4 不同热处理工艺下 27SiMn 的力学性能 Table 4 Mechanical properties of 27SiMn specimens under different heat treatment processes 组号 热处理工艺 力学性能 淬火 回火 ReL /MPa Rm /MPa A /% Z /% 冲击功/J 1 890 ℃，30 min 450 ℃，50 min 935 1 115 15 53 37 2 890 ℃，40 min 480 ℃，60 min 887 1 040 15 57 48 3 890 ℃，50 min 510 ℃，80 min 775 927 18 59 39 4 910 ℃，30 min 480 ℃，80 min 835 987 16 55 47 5 910 ℃，40 min 510 ℃，50 min 802 942 16 56 52 6 910 ℃，50 min 450 ℃，60 min 867 1 040 15 55 45 7 930 ℃，30 min 510 ℃，60 min 797 940 16 57 44 8 930 ℃，40 min 450 ℃，80 min 947 1 090 13 55 43 9 930 ℃，50 min 480 ℃，50 min 872 1 015 14 55 56 表 5 27SiMn 正交试验结果 Table 5 Orthogonal experimental results of 27SiMn specimens 性能指标 试验 指标 因素 淬火温 度，T1 淬火保温 时间，t1 回火温 度，T2 回火保温 时间，t2 K1 865. 8 855. 8 917 870 K2 835 852. 5 865 850. 8 屈服强度/MPa K3 872. 5 838. 3 792 852. 5 R 37. 5 17. 5 125 19. 2 优水平 930 30 450 50 K1 1027. 5 1014 1081 1024 K2 990 1024 1014 1007 抗拉强度/MPa K3 1015 994 936. 7 1002 R 37. 5 30 144. 3 22 优水平 890 40 450 50 K1 16. 25 16 14. 7 15 K2 16 15. 25 15. 4 15. 8 伸长率/% K3 15 16 17. 2 16. 08 R 1. 25 0. 75 2. 5 1. 08 优水平 890 50 /30 510 80 K1 56. 7 55. 3 54. 6 55. 1 K2 55. 4 56. 3 56 56. 7 断面收缩率/% K3 56. 1 56. 5 57. 6 56. 4 R 1. 3 1. 2 3 1. 6 优水平 890 50 510 60 K1 41. 3 43 42 48 K2 48 47. 6 50 45. 7 冲击功/J K3 48 47 45 43 R 6. 7 4. 6 8 5 优水平 930 40 480 50 注: K1、K2、K3以及 R 分别表示各因素在水平 1、2 和 3 时对应的 各性能的平均值以及极值． 淬火保温时间对屈服强度和抗拉强度的影响很 小，屈服强度和抗拉强度在 30 ～ 40 min 之间基本没 有变化． 淬火保温时间对伸长率、面缩率和冲击功 的影响稍大一些，随着保温时间的延长，材料塑性逐 渐升高． 考虑淬火工艺参数对碳和合金元素均匀 化，保证充分奥氏体化以及保持较细的奥氏体晶粒， 淬火保温时间选择 40 min． 3. 2 回火温度和保温时间对力学性能的影响 当淬火温度在 890 ～ 930 ℃，淬火保温时间在 30 ～ 50 min 范围内时，回火温度和回火保温时间对 27SiMn 力学性能的影响见图 2． 随回火温度的升 高，屈服强度和抗拉强度逐渐下降，伸长率和面缩率 呈上升趋势，冲击功在 480 ℃ 时达 到 最 大． 参 照 GB /T 17396—1998 标准对液压支架管强度性能指 标的规定． 考虑到包钢的实际生产以及对材料的性 能要求，即满足强度的同时，以韧性最佳为准，480 ℃为最佳回火加热温度． 随着回火保温时间的延 长，屈服强度、抗拉强度缓慢降低，伸长率有所上升， 冲击功有所下降，面缩率出现了先上升后下降的趋 势． 考虑回火消除淬火引起的内应力，并考虑其综 合性能，回火保温时间定为 50 min． 随回火温度的升高和回火保温时间的延长， 钢的强度降低，伸长率呈上升趋势． 随回火温度升 高，过饱和 C 原子从 α 固溶体中不断析出，C 原子 的固溶强化效应不断下降，使得强度降低; 随回火 温度升高，钢中合金碳化物数量增加并逐渐聚集、 长大，对位错运动阻碍作用大大减弱，使强度急剧 降低［9］． 在回火过程中马氏体板条内部、板条边缘 和奥氏体晶界上析出碳化物． 其中在马氏体板条 内部有大量弥散析出的 ε--碳化物质点，并开始逐 渐聚集为片状渗碳体． 当回火温度逐渐升高的过 ·36·