合金弹簧钢60Si2CrVA的等温转变及连续冷却转变

摘要：用热膨胀法和金相检验法测定和研究了合金弹簧钢60Si2CrVA（0.62C，1.57Si，0.62Mn，1.17Cr，0.15V）的奥氏体等温转变（TTT）曲线和连续冷却转变（CCT）曲线。60Si2CrVA钢的临界点A_c3为790℃，A_c3715℃，Ms245℃。该钢马氏体的淬透性较高。

关键词：合金弹簧钢60Si2CrVA  TTT曲线  CCT曲线

1、试验材料与方法

60Si2CrVA（表1）用EBT+LF+VD工艺冶炼，750初轧机开坯，棒线材连轧机轧成φ8mm盘条，拉拔φ4.5mm钢丝后磨光成φ3mm的盘条。试验料为退火态。按标准加工成φ3mm*10mm的膨胀试样。

表1  试验用钢60Si2CrVA化学成分/%

热膨胀试验在Formastor-Digital全自动相变仪上进行。以200℃/h的升温速度将试样升至850℃，保温奥氏体5min，然后不同的等温度等温测定该钢TTT曲线；以不同的冷速冷却至室温测定该钢CCT曲线。

2、试验结果与分析

2.1相变点温度

热膨胀法测得的试验用钢60Si2CrVA的临界点温度（℃）为：A_c1715，A_c3790，A_r1675，A_r3为705，Ms245。合金钢的淬火温度一般选为A_c3+（30-50）℃，据此试验钢60Si2CrVA的淬火温度应为820-840℃，这与GB1222-84《弹簧钢》标准中规定的淬火温度范围（850±20℃）接近。但由于钢中含有微合金化元素V，在900℃以下较难溶解，因此该钢的淬火温度应在900℃以上。从马氏体的转变点Ms可知冷奥氏体的稳定性以及淬火后的残余奥氏体转变量，利用公司（1）^[1]可计算出淬火到室温（Tq=20℃）试验用钢60Si2CrVA中的残余奥氏体的含量（Vγ）为8.4%，可见其过冷奥氏体稳定性不高，淬火冷却到室温马氏体转变较完全。

Vγ=exp[-1.1*10^-2*（Ms-Tq）]  （1）

2.2TTT曲线和CCT曲线及临界冷速

试样的原始状态为退火，奥氏体化温度为850℃。在热膨胀法测得的60Si2CrVA钢的TTT曲线和CCT曲线中，该钢的F+P区均靠近右上方，B区在CCT曲线中与F+P区未分离，而在TTT图中则明显出现B区“鼻温”。从TTT曲线的形状可知，60Si2CrVA钢的TTT转变曲线是典型的含少量碳化物形成元素的亚共析钢曲线类型，F+P与B区部分重叠，由于钢中的Cr含量较高，B转变被推迟；同时，Mn的作用使转变终了的时间被推迟，等温B转变处于较漫长的阶段。CCT曲线中，转变不仅与温度有关而且也与时间（或冷却速度）有关，B区与F+P区完全重叠，说明此钢在实际生产中很难产生单相的B组织，较容易淬火得到M组织。

从CCT曲线中可以得出60Si2CrVA钢获得全M的临界冷却速度为（V₁）19920℃/h，获得全F+P撮大冷却速度为（V₂）5976℃/h（表2），介于二者之间则或获得F+P+B的混合组织。结合圆棒试样在油中和水中淬火时的冷却速度经验公式^[1]，可以对试验用钢60Si2CrVA淬火成全M的最大直径进行估算。

表2  60Si2CrVA钢临界冷却速度和淬透直径计算值

2.3显微组织与硬度

试验用钢60Si2CrVA淬火马氏体为板条马氏体，板条的特征已经不明显，显微硬度（HV726）。贝氏体呈粒状分布；铁素体为白色块状，是先析出相；珠光体为黑色块团状，在铁素体析出后析出。由于在连续冷却转变时，较难得到单一的贝氏体、铁素体或珠光体组织，故仅测得F+P和F+P+B混合组织的硬度分别为HV232-293和HV336-396，硬度之所以为一范围值是与其在一定冷速范围组织转变对应的，硬度值的大小与组织组成的比例相对应。冷速在19920-5976℃/h得到F+P+B的混合组织，随着冷速的升高，贝氏体的含量增加，硬度升高。当冷速较低时，可以获得全铁素体+珠光体的组织。

3、结论

（1）热膨胀法测得60Si2CrVA钢的A_c1、A_c3和Ms的温度分别为715℃、790℃和245℃。

（2）60Si2CrVA钢TTT转变曲线中F+P区和B区是分离的，且有部分重叠；在CCT转变曲线中F+P区和B区是完全重叠的，说明此钢在实际生产中难得到单一的贝氏体组织，同时也说明该钢马氏体的淬透性较高。

参考文献：

1 Book C R.Principles of the Heat Treatment of Plain Carbon and Low Alloy Steels.ohio:ASM International,1996:307