零保温热处理温度对 27SiMn 钢组织性能影响

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1、第28卷第5期煤炭学报Vol.28No.52003年10月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYOct.2003文章编号：0253-9993（2003）05-0557-04零保温热处理温度对27SiMn钢组织性能的影响李安铭（焦作工学院机械工程系河南焦作454100）摘要：采用正交组合回归设计实验方法，研究了零保温条件下淬火和回火温度对27SiMn钢强度和硬度的影响规律，并进行了显微组织分析.实验表明，27SiMn钢零保温淬火后得到极细的板条状马氏体组织.900℃零保温淬火，强度、硬度超过880℃常规淬火，其原因与奥氏体晶粒细化和奥氏体中碳浓度分布不均匀有关.关键词：零保温

2、；淬火；抗拉强度；硬度中图分类号：TG156文献标识码：A传统的奥氏体化理论认为，工件在加热过程中必须有较长的保温时间，以便完成奥氏体晶粒的形成、长大，剩余渗碳体的溶解和奥氏体的均匀化.现行钢的淬火加热工艺都是在这一理论指导下制定的.20［1，2］世纪70年代，日本学者大和久重雄提出了结构钢零保温淬火的设想，即工件表面达到淬火温度后，立即冷却处理，省去了工件透热和组织转变所需要的时间，不仅节约能源，提高劳动生产率，而且可减少或消除工件在保温过程中产生的氧化、脱碳等缺陷，有利于产品质量的提高.27SiMn是矿用液压支柱缸体用钢.弄清零保温热处理工艺参数对该钢性能的影响规律，对于在缸体处理

3、中推广零保温热处理技术、优化缸体的热处理工艺参数、提高液压支柱的质量有其实际意义.笔者研究了零保温条件下，淬火和回火温度对27SiMn钢强度和硬度的影响规律.1实验材料和方法（1）实验材料实验用27SiMn钢的化学成分见表1.（2）热处理工艺选取880，600℃为淬火和回火温度的基水平.淬火和回火温度的试验水平见表2.表127SiMn钢的化学成分表2淬火和回火温度的试验水平Table1Chemicalcompositionsof27SiMnsteelTable2Teststandardofquenchingandtemperingtemperature合金元素GB3077-1988实际

4、化验结果因素淬火温度/℃回火温度/℃编码C0.24～0.320.300变量标记X1X2Si1.10～1.401.180基水平8806000Mn1.10～1.401.180变化区间5050S%0.0350.030上水平930650+1P%0.0350.031下水平830550-1（3）试样的制备试样包括拉伸试样和硬度试块.拉伸试样的尺寸为d0=10mm，L0=5d的短试样，硬度试块的尺寸为30mm×30mm×10mm.各试样的热处理工艺及编号见表3.（4）实验方法采用正交组合回归设计实验方法，将回归分析与正交设计有机地结合起来.经数据处理，得出淬火和回火温度对27SiMn钢抗拉强度、硬度

5、影响规律的数学表达式.对实验结果进行显著性检验：①方差检验，检验各因素影响的显著性，评价实验结果的可靠性；②回归方程的显著性检验，评收稿日期：2002-11-11558煤炭学报2003年第28卷价数学模型的可信度.2实验结果及数据处理（1）实验结果每个温度点分别处理拉伸试样和硬度试样各3个，测试性能后取其平均值作为实验结果.抗拉强度和硬度检测结果的平均值见表3.表3各试样的实验参数及检测结果Table3Experimentalparametersandtestresultsofeverysample试样编号淬火温度/℃回火温度/℃硬度（HBS）抗拉强度/MPaA183055031510

6、53A28805503271074A39305503351119A4830600287965A5880600292980A69306003021012A7830650252859A8880650260883A9930650265898（2）数据处理硬度及抗拉强度方程分别为22H=292.8+7.83X1-33.33X2-0.11X1-0.78X2-1.75X1X2，22σb=980.3+25.33X1-101X2+1.22X1-1.56X2-6.75X1X2，X1#［-1，+1］，X2#［-1，+1］.（3）实验因素的方差检验对上述实验进行方差检验，结果见表4.因子X1，X2分别在α=

7、0.01水平显著，该实验数据是可靠的.（4）回归方程的显著性检验对上述回归方程进行方差检验，结果见表5.两方程分别在α=0.001水平显著，方程是可信的.表4实验因素的方差检验表5回归方程的显著性检验Table4VariancetestofexperimentalfactorsTable5Remarkabletestofregressionequation实验内容方差来源F显著性检验方程F显著性X136硬度（HRC）F>F0.01=18X254