低温形变热处理工艺的优化取决于影响形变热处理效果的各工艺参数的选择。因此，在低温形变淬火时，应尽量采取较低的奥氏体化温度。图6-3形变温度对30CrNiMo钢力学性能的影响注：奥氏体化温度1150℃，形变量50%，形变淬火后200℃回火4h3.形变量在低温形变淬火工艺中形变量是一个很重要的工艺参数。为获得理想的强化效果，低温形变淬火时形变量应达到60%甚至70%以上。......
2023-06-24
低温形变热处理提升的力学性能
【摘要】：低温形变淬火不但能提高钢的常温力学性能，而且能提高其高温性能。2)冲击韧度目前，低温形变淬火对钢冲击韧度的影响规律尚无一致的认识。
1.化学成分对钢形变淬火后力学性能的影响
钢化学成分不同，低温形变淬火强化效果也不同。影响强化效果最显著的元素是碳。合金结构钢中的wC为0.3%～0.6%时，低温形变淬火后的强度随碳含量的增加成直线上升，如图6-7所示。钢形变淬火强度随形变量的增加而增大，随着钢碳含量的增加，此效果更加明显，如图6-8所示。
图6-7 碳含量对3%Cr-1.5%Ni钢拉伸性能的影响
—低温形变淬火；
—普通热处理
注：900℃奥氏体化、540℃形变91%，330℃回火
图6-8 低温形变热处理时的形变量对不同碳含量(质量分数)钢强度的影响
注：
—3%Cr钢；
—SAE4340钢；
—410不锈钢
对某些多元合金钢，随着碳含量的增加，形变淬火后抗拉强度的变化约在wC为0.48%处存在极大值，超过此碳含量，强度逐步下降(图6-9)。因此，为了获得力学性能的良好配合，低温形变淬火用钢的wC应控制到0.5%以下。
Cr、Mo、V等碳化物形成元素对钢低温形变淬火强化效果亦有明显影响。图6-10为Cr、Mo、V元素总量达7%的H11钢与不含碳化物形成元素钢形变淬火强化后屈服强度变化的比较。Fe-Ni-C合金为每1%的形变量，屈服强度增加5MPa，而H11钢的屈服强度增加率为9MPa。由此可知，碳化物形成元素能显著提高合金钢奥氏体的加工硬化度nK，其中以Mo的影响最大，其次是V，再次是Cr；在Fe-Mn-C奥氏体合金上也得到了类似结果；碳化物形成元素能显著提高强度增加率；碳化物形成元素能显著提高低温形变淬火马氏体的强度。
图6-9 碳含量对1.86%Cr-2.33%Ni-1.05%Mn-1.03%Si-1.03%W-0.47%Mo钢低温形变淬火抗拉强度的影响
注：1000℃奥氏体化、550℃形变90%，100℃回火
图6-10 含碳化物形成元素的H11钢和不含碳化形成元素的Fe-Ni-C合金的低温形变淬火强度的增加率
非碳化物形成元素Si能显著提高钢的耐回火性。在wC＝0.4%的Cr-Ni-Mo钢中加入1.5%Si(质量分数)，在形变淬火和200～300℃回火后抗拉强度达到2670MPa，屈服强度达到2350MPa，而加入0.3%Si(质量分数)其抗拉强度只有2200MPa，屈服强度只有1960MPa。Mn对于提高钢形变淬火的强韧性没有贡献，但价格便宜，可用来代替Ni，提高亚稳奥氏体的稳定性，便于钢施行低温形变淬火。
低温形变淬火可以提高钢的耐回火性，即经过低温形变的钢加热到较高温度尚可保持形变强化效果。图6-11为45CrMnSi钢在950℃奥氏体化、535℃压缩形变30%，然后油淬的硬度—回火硬度曲线。由图6-11可见，形变淬火的钢在加热到较高的回火温度尚可保持较高硬度。
图6-11 45CrMnSi钢低温形变淬火与普通淬火试样的硬度—回火温度曲线
1—低温形变淬火；2—普通淬火
低温形变淬火可改变淬火回火时有二次硬化特性钢的性能。在普通淬火后回火具有二次硬化效应的钢，通常经过低温形变淬火后再回火，硬度可能比二次硬化峰值硬度高，但二次硬化效应没有出现，表现出较高的耐回火性。
2.低温形变淬火钢的力学性能
1)拉伸性能
在一般情况下，低温形变淬火比普通淬火能提高强度300～700MPa，对VascoMA合金甚至能提高1000MPa。低温形变淬火不但能提高钢的常温力学性能，而且能提高其高温性能。
2)冲击韧度
目前，低温形变淬火对钢冲击韧度的影响规律尚无一致的认识。有的试验结果表明：低温形变淬火可提高某些钢的冲击韧度；部分试验结果认为无影响；还有的试验结果正好相反。
3)疲劳性能
通常认为，疲劳极限σ-1与抗拉强度Rm、断面收缩率Z间的关系为σ-1＝ZRm。低温形变淬火在提高钢的强度的同时，能使塑性指标基本不变，这就能使钢维持高的σ-1/Rm值，从而延长机器零件的使用寿命。在N＝107循环下，H11钢经普通热处理后的疲劳极限平均值为960MPa，而低温形变淬火后则为1180～1210MPa，即提高了20%～26%。
4)延迟断裂倾向
强度在1200MPa以上的高强度钢，在含H2的介质中经受静载荷所引起的应力在屈服强度以下，但经过一定的加载时间后会发生突然的脆断，此即为延迟断裂现象。低温形变淬火能显著改善钢的延迟断裂性能。
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2023-06-24
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