36NiCrMo16合金钢属超高强度钢,一种既可作调质钢使用,又可作超高强度钢使用的铬-镍-钼合金结构钢。在调质状态,具有优良的强度、塑性和韧性;经淬火及低温回火后,具有很高的强度。该钢因含有较高的镍及适量的铬、钼,故淬透性*,一般尺寸的零件均可在空气中淬透。在国内核电建设项目中,作为横向限制件用于制备固定主蒸汽管道的紧固件。热处理制度特别是回火制度对该钢的力学性能至关重要,隆继通过适当的调质处理可以获得强度及韧性、塑性的合理搭配。因此,本文对该合金进行调质处理,探讨了调质处理后合金组织和力学性能随回火温度的变化规律,为合金热处理制度的制定提供科学依据。

试验材料及方法

试验用36NiCrMo16钢采用电弧炉＋炉外精炼＋电渣重熔法熔炼,经锻造开坯和轧制成90 mm的棒材。为了便于机械加工,该批棒材交货状态为软化退火态,退火后试验钢室温硬度为26 HRC。试验钢的化学成分见表1。

淬火工艺:865℃保温1 h,空冷至室温;然后在500 ~650℃的温度范围内回火保温3 h,空冷至室温。对调质处理后36NiCrMo16钢试样进行了室温拉伸、V型试样冲击和硬度测试等力学性能试验。取样方向平行于轧制方向,试验测得的力学性能数据为3个平行试样的平均值。采用b5 mm的标准拉伸试样,在CSs-1120型拉伸试验机上进行拉伸试验;在JB30B 冲击试验机上进行夏比冲击试验,试样尺寸为10 mm x10 mm x 55 mm ,带有V型缺口;采用光学显微镜和扫描电镜观察了回火状态下试验钢的显微组织。

力学性能

36NiCrMo16试验钢90 mm棒材不同温度回火后的力学性能见图1所示。随着回火温度的提高,调质状态下试样室温抗拉强度和硬度呈线性下降。试样屈服强度也随温度升高而同时下降,但在温度低于580 ℃时下降速率明显小于抗拉强度,在温度达到580℃后下降速度明显增加。另一方面,合金伸长率和收缩率随固溶温度的升高而升高,合金韧性(V-型冲击功)随回火温度升高而明显增加,特别是在温度达到580℃后增加速率明显加快。可见,合金力学性能中屈服强度和冲击功对回火温度比较敏感,而抗拉强度和合金伸长率受回火温度影响相对较小。根据表2所示的技术条件要求",在520 ~620℃回火温度内合金各项力学性能均能满足要求。

1) 36NiCrMo16钢在低于580℃回火时,其强度、塑性和韧性随着回火温度升高而缓慢呈线性变化;在高于580℃回火时,随着回火温度的提高,其屈服强度快速下降,韧性迅速升高。

2)36NiCrMo16钢在540 ℃至620 ℃的温度范围内高温回火后,该钢都能获得满足技术条件要求的力学性能。