回火溫度對9310鋼力學性能及組織的影響

9310鋼是國外廣泛使用的一種低成本且具有非常優異綜合性能的傳動部件用高強度滲碳鋼，其不僅強度高，韌性好，而且有著高的淬透性以及好的可焊性，因此多用于制造截面尺寸較大、且受重載荷的滲碳傳動構件，如航空領域中關鍵齒輪、齒輪軸、主旋翼軸、尾槳軸等傳動裝置。而目前國內外報道關于9310鋼組織和性能的文獻資料也比較少。本文主要針對采用真空熔煉+真空電極自耗重熔(VIM+VAR)冶煉的高純凈國產化的9310滲碳鋼，采用Thermo-Calc熱力學計算軟件對9310鋼的平衡組織相變規律進行研究；同時再通過拉伸、沖擊和硬度等力學性能試驗，研究回火溫度對9310鋼的力學性能的影響規律；從而確定9310鋼組織和性能的演變規律以及強韌化機理。

實驗用SAE9310鋼采用VIM+VAR工藝冶煉，其化學成分為(質量分數，%)：0.11C，1.20Cr，3.40Ni，0.10Mo，0.24Si，0.49Mn，0.0016S，0.0021P，0.0006O，0.0011N，其余Fe。將Φ150mm棒坯改鍛成Φ20mm的棒料，開鍛溫度1150℃，終鍛溫度大于850℃，然后在680℃退火8h。所有力學性能試樣粗車加工后進行熱處理，熱處理制度為：先經815℃固溶處理1h，油淬，再分別在100～500℃回火3h后空冷。將熱處理后的試樣精加工到最終尺寸。拉伸、沖擊和硬度等力學試驗均在室溫下按照國標進行試驗。

9310鋼經平衡相變后的室溫組織為鐵素體、M23C6、M7C3型碳化物和少量的殘余奧氏體。9310鋼經815℃固溶1h油淬，再經150～250℃回火后具有最佳的強韌性配合。淬火態9310鋼在150～250℃回火后細小的ε碳化物在板條馬氏體基體中彌散析出分布，保證了9310鋼此時具有最佳的強韌性配合。