焼戻し温度はAISI4140鋼の特性にどのように影響しますか？

低合金高張力鋼AISI4140は、機械、航空、石油、船舶、およびシャフト、ギア、コネクティングロッドなどの他の低温部品の分野で広く使用されています。 トランスミッションギア、ターボチャージャーギア、エンジンシリンダー、スプリングクランプ、オイルドリルパイプクランプおよびその他の部品。 金型製造業界では、AISI 4140は、強度と靭性の適切な組み合わせを必要とする大中型のプラスチック金型に適しています。 過酷な使用環境では、鋼の高温衝撃靭性が必要です。 AISI4140鍛造品の機械的特性と微細構造に対するさまざまな焼戻し温度の影響を研究するために、一連のテストを実施しました。

AISI4140鍛造化学組成と熱処理

AISI 4140鋼のCCT曲線と相転移臨界点の決定は、熱処理プロセスの定式化の基準を提供することができます。 冷却速度が異なると、CCT曲線には600相転移ゾーンがあります。冷却速度が遅い「フェライト+パーライト」領域、冷却速度が遅い「クローズドベイナイト」領域、冷却速度が速い「マルテンサイト」領域です。 。 完全マルテンサイトの臨界冷却速度は約60℃/分、ベイナイトの臨界冷却速度は約362℃/分、マルテンサイトのMS点は3℃です。 AISI4140鋼のAC826は870℃であるため、焼入れ温度としてXNUMX℃を選択します。

熱処理シミュレーション炉では、さまざまな焼戻し温度が設計されています。 熱処理工程：焼ならし温度は905℃、焼入れ温度は870℃、冷却方法は水冷、焼戻し温度はそれぞれ580℃、600℃、620℃、640℃、650℃です。 室温で5mm×60mmの円筒形サンプルを選択し、衝撃靭性サンプルのサイズは10mm×10mm×55mmのシャルピーV字型溝でした。 試験温度は-18℃でした。

焼戻し温度が580℃の場合、低温衝撃靭性 4140スチール 要件を満たすことができません。 衝撃残留サンプルは、介在物の決定と破壊分析のために採取されます。 介在物の測定結果から、全体的に低レベルの介在物が、不適格な低温衝撃靭性の理由ではないことがわかります。 衝撃破壊について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびエネルギースペクトル分析を実施した：破壊の繊維面積は小さく、小さくて浅いディンプルが分布しており、放射面積の割合が大きく、ディンプルは比較的大きかった。そして深い。 放射領域の形態は準劈開であり、繊維領域の割合は小さく、横方向の膨張は小さく、サンプルの衝撃靭性は比較的良好でした。 明らかな冶金学的欠陥は観察されませんでした。 上記の分析によると、この熱処理プロセスでの衝撃サンプルの低い衝撃値は、冶金学的欠陥が原因ではありません。 衝撃値が低いのは、炭化物の分散度と形態が原因である可能性があります。

870℃および580℃の焼戻しでの水冷サンプルのTEM分析は、主に100種類の炭化物分布があることを示しました。それは、3nm〜870μmのサイズで、一定量の炭化物粒子を含む長いストリップと、元のマルテンサイト配向は保持されました。 600℃の水冷+ 100℃の焼き戻しサンプルのTEM分析は、炭化物の分布が比較的均一であり、主にストリップ炭化物（500-50nm）と粒状炭化物（7nm）、および少量の大型M3C580粒子を示しています。炭化物の大きなストリップが消えました。 焼戻し温度が低い場合、ストリップカーバイドは主にストリップカーバイドです。 焼戻し温度の上昇に伴い、ストリップカーバイドの長さ-幅比は減少し、ストリップカーバイドは粒状カーバイドに変化します。 焼戻し温度が3℃の場合、600μmのストリップカーバイドが存在します。 焼戻し温度が500℃を超えると、大きな炭化物のストリップが消え、ストライプサイズは基本的に600nm未満になり、いくつかの粒状の炭化物が形成されます。 炭化物の形態が細片から細粒に変化し、分布が不均一から拡散に変化するため、衝撃靭性が向上します。 ストリップカーバイドの存在は、衝撃性能に非常に不利であり、数が多いほど、サイズが長くなり、材料の靭性が悪化します。 したがって、焼戻し温度をXNUMX℃に上げると、材料の衝撃靭性が大幅に向上します。

したがって、次のように結論付けることができます。（1）焼戻し温度の上昇に伴い、AISI4140鋼の強度は徐々に低下し、衝撃値は徐々に増加します。 ストリップカーバイドは衝撃を助長しませんが、非常に不利です。数が多いほど、サイズが長くなり、材料の靭性が低下します。 TEM分析によると、焼戻し温度が580℃から600℃に上昇すると、大きな炭化物のストリップが消え、ストリップサイズは基本的に500nm未満になり、いくつかの粒状炭化物が形成され、材料の衝撃靭性が大幅に改善されました。 ⑶焼戻し温度が600℃の場合、試験サンプルは室温強度と低温衝撃靭性の両方の要件を満たすことができます。