微量Zr的加入對(duì)42CrMo鋼管性能的影響

一些年前就發(fā)現(xiàn)，Zr對(duì)42CrMo鋼管的硫化物的形狀有影響。隨后Zr被用于控制42CrMo鋼管的硫化物形狀，并發(fā)現(xiàn)在含Nb42CrMo鋼管中加入Zr能優(yōu)化強(qiáng)韌性配合。熱化學(xué)數(shù)據(jù)說明，Zr與Ti相似，不僅是強(qiáng)碳氮化物形成元素，而且是強(qiáng)氧化物形成元素。但可以設(shè)想，當(dāng)42CrMo鋼管中加入高于0.09wt.%的Al時(shí)，不會(huì)形成ZrO2。值得注意的是，ZrN與TiN的結(jié)構(gòu)相似，因此它在含Nb鋼中具有與TiN相似的作用。所以有可能用Zr來替代Ti加入鋼中形成穩(wěn)定的析出物。已有研究表明，在鑄態(tài)42CrMo鋼管中加入Zr能細(xì)化晶粒。但尚未見對(duì)Zr的碳氮化析出物的較詳盡的研究。本研究考察0.005wt.%的Zr的加入對(duì)鑄態(tài)42CrMo鋼管硬度和沖擊韌性的影響。
 試驗(yàn)用42CrMo鋼管在感應(yīng)爐中煉制后鑄成250×250×20mm的試樣。然后在馬弗爐中進(jìn)行如下處理：1）1000℃×6h的均勻化處理；2）920℃×2h的奧氏體化，隨后水淬至室溫；3）450℃×4h的回火處理，隨后空冷。最后進(jìn)行光學(xué)和掃描電鏡觀察及硬度和沖擊試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，在鑄態(tài)42CrMo鋼管中加入Zr能在回火后由于析出物的形成而提高硬度和沖擊韌性。

 回火后，無Zr的A鋼和含Zr的B鋼的硬度分別為239HV和300HV，沖擊功分別為19J和38.4J。均勻化處理后，B鋼比A鋼的硬度高39HV，但沖擊功略高。淬火后B鋼比A鋼的硬度高84HV，沖擊功也略高。含Zr的42CrMo鋼管的晶粒尺寸更細(xì)。均勻化處理后，A鋼和B鋼的晶粒尺寸分別為15.7μm和11.3μm。含Zr鋼的元素在斷面上的分布更為均勻

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