淬火温度对2.25Cr-1Mo钢性能及组织的影响

王思倩，陈 炜，耿延朝，于广义，闫 卓，刘业超

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869）

叶轮作为压缩机的心脏部件，不仅承受高速旋转产生的离心力和旋转震动中带来的应力，而且还受到环境、工况和介质等多种因素的影响，因此对于压缩机叶轮的要求也不断提高[1，2]。2.25Cr-1Mo钢具有良好的蠕变抗力、耐氢蚀能力，并且具有优异的力学性能和高淬透性、特别是经济性，使得此钢在石油化工等方面被广泛使用。目前国内关于此材料在离心压缩机方面的报道较少，因此研究淬火温度对于2.25Cr-1Mo钢力学性能及显微组织的影响具有重要的实际意义。笔者以锻造态2.25Cr-1Mo钢为研究对象，通过对不同淬火温度处理后2.25Cr-1Mo钢显微组织和力学性能进行分析和探讨，得出此类钢随淬火温度的变化机理，以期为合理使用此类低合金钢提供一定的试验数据和理论依据。

表1 2.25Cr-1Mo的化学成分／%

表2 试样编号及淬火温度

1 试验材料与方法

试验以锻造成型的2.25Cr-1Mo为研究对象，其化学成分见表1。基于不同淬火温度对2.25Cr-1Mo钢显微组织和力学性能的影响，因此对2.25Cr-1Mo钢进行相同工艺参数的正火处理和回火处理，然后进行不同淬火温度的淬火处理。试样编号和淬火温度见表2。对经不同热处理的试样进行拉伸试验和冲击试验，拉伸试样为标距为30mm，平行部分直径6mm的棒状试样并在DCS-10t万能试验机上进行拉伸试验，冲击试样采用V型缺口试样，在JB-30B冲击试验机上进行常温冲击试验；利用Olympus GX51光学显微镜(OM)进行金相显微组织分析。

2 试验结果与分析

2.1 淬火温度对2.25Cr-1Mo显微组织的影响

在经过相同温度的正火+回火处理情况下，淬火处理温度对显微组织的影响见图1。如图可见，经过正火+调质处理后的显微组织均主要为索氏体，当淬火温度选在临界区温度时，由于不充分的奥氏体化原因，另外绝大部分的奥氏体是由珠光体转变而来的，所以奥氏体保留了原始珠光体的分布状态，因此淬火后得到的马氏体呈带状分布；随着淬火温度的升高，组织趋于均匀，奥氏体化逐渐得到充分，晶粒将由条带状向等轴状转变[3，4]。主要原因是由于淬火温度的升高，在相同的加热时间内，元素扩散加剧，奥氏体转变速率加快，珠光体溶解速率同时也加快，由于奥氏体吞并铁素体，铁素体晶粒的条带状分布就被打破了，由于奥氏体量越多其条带状分布越不明显，淬火后组织相对均匀化。

图1 不同淬火温度后2.25Cr-1Mo的显微组织

2.2 淬火温度对2.25Cr-1Mo力学性能的影响

由图2可知，在经过相同温度的正火+回火处理后，2.25Cr-1Mo钢随着淬火温度的升高，钢的强度和硬度逐渐增加，但是冲击功却表现出相反的趋势，随着淬火温度的升高冲击功是下降的。布氏硬度由970℃淬火处理的360 HBW降低到865℃淬火处理的278 HBW；冲击功由970℃淬火处理的46 J提高到865℃淬火处理后的167 J，其中冲击功为3个冲击功的平均值。随淬火温度的升高，2.25Cr-1Mo钢强度和硬度提高主要原因是马氏体数量增加，而马氏体是钢中的主要强化相，由于马氏体数量增加则增大了钢的强化作用。

图2 淬火温度对力学性能的影响

随着淬火温度的升高，2.25Cr-1Mo钢其冲击功下降，是由于铁素体含量减少，铁素体是延性相，因此冲击功下降，另外钢中的铁素体组织具有高度自由的可动位错，因而条状铁素体和马氏体可以协同变形，由于铁素体含量的降低，协同变形变差，冲击功下降[3]，但是当淬火温度高于920℃时，其强度变化并不明显，抗拉强度由920℃淬火时的1040 Mpa变为970℃淬火时的1048Mpa。

3 结论

（1）2.25Cr-1Mo钢经过正火+调质处理后的组织均以回火索氏体为主。

（2）当在临界区温度加热时，2.25Cr-1Mo钢保持了原始的组织分布，淬火后以条带状马氏体为主。

（3）2.25Cr-1Mo钢随着淬火温度的升高，组织相对均匀化，由条带状逐渐转变成等轴状。

（4）在相同正火+回火处理温度下，2.25Cr-1Mo随着淬火温度的升高，硬度与强度逐渐提高，冲击功下降。