賈鵬飛

摘 要：近些年隨著國家現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的需要，對(duì)合金材料的研制和應(yīng)用重視程度逐漸加強(qiáng)，其中對(duì)于合金處理工藝的改進(jìn)與完善尤為重視，這對(duì)我國未來合金材料的性能和質(zhì)量提高具有深遠(yuǎn)的影響。30CrMnTi合金是我國現(xiàn)階段正在進(jìn)行分析與改進(jìn)的一種重要合金材料。本研究作為一次對(duì)目前30CrMnTi合金的處理工藝的細(xì)致思考，旨在探討處理路線對(duì)合金性能的影響，這對(duì)進(jìn)一步增強(qiáng)30CrMnTi合金實(shí)用性與擴(kuò)大其應(yīng)用范圍具有積極的作用。

關(guān)鍵詞：30CrMnTi；合金；處理工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.009

0 前言

在進(jìn)行現(xiàn)代化的建設(shè)過程中對(duì)于合金的應(yīng)用越來越廣泛，是因?yàn)楹辖疠^傳統(tǒng)的金屬材料具有更多的優(yōu)勢(shì)；合金能夠很好地將多種金屬的特點(diǎn)進(jìn)行綜合，同時(shí)還能夠增強(qiáng)金屬材料的穩(wěn)定性，在使用過程中更能滿足社會(huì)的應(yīng)用要求。30CrMnTi合金就是近些年出現(xiàn)且應(yīng)用前景較好的一種新型合金材料，它主要的合金成分就是鉻、錳以及鈦。在廣泛的應(yīng)用過程中，將這幾種金屬元素各自的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)較好的結(jié)合，從而使30CrMnTi合金作為一種基本的材料。進(jìn)一步完善30CrMnTi合金的處理工藝是該合金材料未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。

1 不同熱處理工藝路線對(duì)合金性能的影響

1.1 不同狀態(tài)下30CrMnTi合金的性能

目前，30CrMnTi合金主要作為機(jī)械制造行業(yè)中所需要的齒傳件的基材，如齒輪、齒輪軸以及蝸桿等零部件，這些零部件的應(yīng)用工況特點(diǎn)是工作過程中需要受到反復(fù)、較大的重負(fù)荷；所以這就要求30CrMnTi合金在性能上有著較為突出的抗拉、抗疲勞、抗沖擊等強(qiáng)度、韌性以及硬度；在根本上要求材料有很好的淬透性。而且30CrMnTi合金材料的沖擊韌性是一個(gè)有待進(jìn)一步加強(qiáng)的特性，在這方面上較20CrMnTi合金材料存在一定的差距。在不同狀態(tài)下30CrMnTi合金材料的性能會(huì)受到一定的影響，低溫狀態(tài)下30CrMnTi合金的性能較為穩(wěn)定，不易在外界環(huán)境作用力下改變固有的形態(tài)；高溫狀態(tài)下30CrMnTi合金的性能穩(wěn)定性較差，極易受到外界的影響而改變形態(tài)以及結(jié)構(gòu)，相關(guān)研究表明溫度越高，應(yīng)力峰值出現(xiàn)的越早，數(shù)值越?。凰砸?0CrMnTi合金材料的應(yīng)用過程中考慮對(duì)環(huán)境因素的調(diào)控。通常情況下30CrMnTi合金材料在高溫的過程中有改變自身的特性，所以基于這一特性可以對(duì)其進(jìn)行直接淬火處理，使30CrMnTi合金材料的強(qiáng)度性能得到進(jìn)一步的提高，同時(shí)增強(qiáng)其耐磨性。在正常的使用時(shí)所經(jīng)歷的溫度變化一般不會(huì)對(duì)30CrMnTi合金材料造成嚴(yán)重的影響，對(duì)于溫度的控制較為容易。另外在不同沖擊力度下30CrMnTi合金材料所表現(xiàn)的性能也有較大的不同，相關(guān)研究表明在溫度T=900，950，1000，1050，1100℃時(shí)，其應(yīng)力峰值分別為從開始隨著變形量的增加而變形抗力值逐漸上升，直至上升到某一峰值，故而30CrMnTi合金材料所能夠承受的沖擊力是在一定的范圍內(nèi)，一旦超過該范圍30CrMnTi合金材料就會(huì)有較為顯著的變化，對(duì)30CrMnTi合金材料造成的機(jī)械損傷一般是不可逆的，所以要對(duì)環(huán)境中的沖擊力進(jìn)行較好的控制。

1.2 不同處理工藝下30CrMnTi合金的顯微組織

30CrMnTi合金材料在進(jìn)行熱處理時(shí)，一般要經(jīng)過淬火、油冷、回火、水冷以及空冷等重要過程工藝環(huán)節(jié)，這些工藝對(duì)于提高30CrMnTi合金材料的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性有直接的影響作用。在進(jìn)行不同的處理工藝過程中，30CrMnTi合金材料顯微組織的狀態(tài)具有較大差異，因此研究在不同階段30CrMnTi合金材料的顯微組織狀態(tài)是進(jìn)一步完善30CrMnTi合金材料性能的根本前提。首先在淬火過程中，30CrMnTi合金材料在850℃時(shí)，其顯微組織進(jìn)行一定的熱分離，結(jié)構(gòu)變得較為松散，這時(shí)利于30CrMnTi合金材料中各分子的自由運(yùn)動(dòng)，均勻進(jìn)行分布。在經(jīng)歷油冷到溫度為820℃過程中，30CrMnTi合金材料中的各分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開始趨于穩(wěn)定[1]。隨著溫度逐漸下降的過程，30CrMnTi合金材料中各分子在迅速降溫的過程中經(jīng)過分子間的相互作用緊密地結(jié)合到一起，提高了30CrMnTi合金材料的穩(wěn)定性以及強(qiáng)度?；鼗疬^程是使材料基體組織得以進(jìn)一步穩(wěn)定的過程。水冷過程使30CrMnTi合金材料溫度進(jìn)一步的降低，保證在短時(shí)間內(nèi)使30CrMnTi合金材料溫度下降到相應(yīng)的狀態(tài)，獲得較高強(qiáng)度以及硬度。最后的空冷使30CrMnTi合金材料的溫度回到室溫，此時(shí)的30CrMnTi合金材料獲得理想的性能和穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)。

1.3 不同處理工藝下的30CrMnTi合金的顯微結(jié)構(gòu)

在不同的處理工藝過程中，30CrMnTi合金材料的顯微結(jié)構(gòu)也是進(jìn)行不斷變化的，在常溫狀態(tài)下30CrMnTi合金材料的顯微結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，但是隨著溫度的改變，30CrMnTi合金材料的顯微結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的改變。30CrMnTi合金材料處理工藝的過程中，在經(jīng)歷淬火溫度時(shí)，30CrMnTi合金材料經(jīng)過專業(yè)的結(jié)構(gòu)分析儀器的監(jiān)控可以得到，其顯微結(jié)構(gòu)十分松散，各分子的位置在熱運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行不斷的變化，此時(shí)的結(jié)構(gòu)十分混亂。后續(xù)的工藝過程中隨著溫度的降低30CrMnTi合金材料的顯微結(jié)構(gòu)也在不斷的穩(wěn)定，其中最為穩(wěn)定的就是空冷過程后[2]。經(jīng)過處理工藝進(jìn)行處理的30CrMnTi合金材料與未經(jīng)處理的30CrMnTi合金材料相比，其顯微結(jié)構(gòu)有一定的不同，經(jīng)過處理后使得30CrMnTi合金材料中各分子更加均勻的分布，進(jìn)一步的提高了30CrMnTi合金材料的穩(wěn)定性與強(qiáng)度。

2 分析30CrMnTi合金的處理工藝

2.1 觀察不同工藝條件下合金的組織結(jié)構(gòu)

30CrMnTi合金材料的組織結(jié)構(gòu)就是在外部能夠進(jìn)行體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，在不同的工藝條件下30CrMnTi合金材料的組織結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較為顯著的差異。淬火的高溫下30CrMnTi合金材料的組織結(jié)構(gòu)是趨于液態(tài)狀，此時(shí)利于30CrMnTi合金材料內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)重排。在油冷中30CrMnTi合金材料的外部形態(tài)改變程度較小，其組織結(jié)構(gòu)也是處于較為松散的狀態(tài)。水冷以及空冷的過程中溫度條件逐漸下降，這時(shí)的30CrMnTi合金材料的剛性逐漸體現(xiàn)，組織結(jié)構(gòu)也逐漸穩(wěn)定不再變化，處理后的30CrMnTi合金材料具有規(guī)則的組織結(jié)構(gòu)，這樣在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過程中更能表現(xiàn)出優(yōu)越的強(qiáng)度。

2.2 時(shí)效性對(duì)合金性能的影響

時(shí)效性在30CrMnTi合金材料處理工藝中也具有重要的影響作用，所以要保證30CrMnTi合金材料的強(qiáng)度以及淬透性就要保證嚴(yán)格的時(shí)效性。進(jìn)行處理工藝的過程中要對(duì)各個(gè)步驟所需要的處理時(shí)間進(jìn)行保證以及嚴(yán)格的控制。嚴(yán)格的掌握時(shí)間不僅能夠很好的保證30CrMnTi合金材料的質(zhì)量以及穩(wěn)定性，還能極大程度上降低處理工藝所需要的經(jīng)濟(jì)成本，對(duì)于30CrMnTi合金材料處理工藝的改進(jìn)和完善具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

2.3 不同處理工藝的效果

常見的處理工藝有滲碳技術(shù)以及碳氮共滲技術(shù)等，經(jīng)過表面滲碳技術(shù)進(jìn)行硬化處理，具有良好的加工性，并有效的提高抗疲勞性能。在不同的處理工藝中所產(chǎn)生的效果具有較大的不同，所以在進(jìn)行30CrMnTi合金材料處理時(shí)要對(duì)不同的環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的了解與掌握，根據(jù)不同的要求合理的選擇適合的處理工藝，保證處理后所得到的30CrMnTi合金材料達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。

3 結(jié)束語

現(xiàn)階段對(duì)30CrMnTi合金材料的處理工藝正在進(jìn)行不斷的改進(jìn)與完善，這對(duì)于未來工業(yè)材料領(lǐng)域的建設(shè)與發(fā)展具有積極的作用，相信在廣大材料研究者不斷的努力下，30CrMnTi合金材料處理工藝水平將有極大程度的發(fā)展和提高，進(jìn)而能夠滿足生產(chǎn)與建設(shè)的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯智鵬，楊卯生，趙昆渝等.高溫與應(yīng)力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni 齒輪軸承鋼微觀組織演變[J].鋼鐵，2014，49（04）：80.

[2]孫震，胡芳友，崔愛永等.1Cr12Ni3Mo VN 激光改性熔覆的組織與耐磨性[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2014（02）：134-136.