新型贝氏体钢与30crni4mo钢力学性能和冲击疲劳性能的对比

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1、新型贝氏体钢与30CrNi4Mo钢力学性能和冲击疲劳性能的对比在实际应用中，许多零件或构件都是因受到多次冲击载荷而失效的，如凿岩设备中的钎杆、钎头，锻造设备中的锤杆和锻模等。对于这些承受冲击载荷的材料，多次冲击疲劳性能是主要性能指标之一。长期以来，人们对多冲疲劳性能的评价和研究存在着较大的分歧，普遍认为在冲击能量较低时多冲疲劳可以用疲劳试验替代，在冲击能量较高时可以用一次冲击试验替代，但是由于多冲疲劳破坏机理与一次冲击破坏及疲劳破坏的机理不同，所以用一次冲击或疲劳试验结果表征材料的多冲疲劳性能存在一定的局限性。30CrNi4Mo钢属于铬-镍-钼系高强度合金结构钢，该钢种含有较高的

2、镍，具有很高的淬透性和良好的韧塑性，在工业生产中，常用来生产一些即要求强度又要能承受冲击和交变载荷作用的零件（如钎具、连杆等），但较高的镍含量增加了材料成本。为降低材料成本，研究人员研发了一种替代30CrNi4Mo钢的无镍新型贝氏体钢，主要研究了不同热处理后新型贝氏体钢和30CrNi4Mo钢的力学性能和多次冲击疲劳性能，为新型贝氏体钢替代30CrNi4Mo钢提供依据。试验材料为自行研制的新型贝氏体钢和商用30CrNi4Mo钢。30CrNi4Mo钢棒直径为30mm；新型贝氏体钢为中碳铬-锰-硅-钼系贝氏体钢，主要的化学成分（质量分数/%）为0.25～0.35C，1.4～2.0Si，

3、1.8～2.5Mn，0.6～1.0Cr，Mo适量。新型贝氏体钢的冶炼采用500kg电炉熔炼，经模铸、退火、锻造成直径48mm的棒材。试样热处理工艺：30CrNi4Mo钢860℃奥氏体化后，分别进行空冷+200℃回火、油冷+200℃回火及油冷+570℃回火三种处理，回火时间均为2h；新型贝氏体钢900℃奥氏体化后，分别进行水冷、油冷和空冷+300℃×2h回火。用CMT5105A型万能材料试验机进行拉伸试验；用HR-150A型洛氏硬度仪测定硬度；用JB-30/15型冲击试验机进行冲击试验；用DSWO-150型冲击试验机进行多次冲击疲劳试验。用Neophot3型光学显微镜观察疲劳裂纹扩

4、展形貌，腐蚀液为4%的硝酸酒精溶液；用JEM-200CX型透射电镜（TEM）观察显微组织；用D/max-2400型X射线衍射仪（XRD）进行物相分析；用Amaray-1000B型扫描电镜（SEM）观察多次冲击疲劳断口形貌。试验结果表明：30CrNi4Mo钢经奥氏体化后空冷和油冷+低温回火处理均具有高的强度和良好的冲击韧度；油冷后随回火温度的提高，组织由回火马氏体+残余奥氏体转变为索氏体，油冷+高温回火后具有良好的强韧性配合，且冲击疲劳总寿命高于空冷和油冷+低温回火的；新型贝氏体钢在水冷、油冷和空冷+低温回火均具有良好的强韧性配合，空冷+低温回火的冲击疲劳寿命高于水冷、油冷+低温回

5、火的；空冷+低温回火状态下新型贝氏体钢多冲疲劳寿命较高，可替代30CrNi4Mo钢用作抗冲击载荷材料。