9310碳钢的力学性能与热处理工艺详解

9310碳钢的力学性能与热处理工艺详解

引用

网易

1.

https://www.163.com/dy/article/J97J2L950553K29B.html

9310碳钢是一种低合金高强度渗碳钢，具有较高的淬硬性和良好的力学性能。本文将详细介绍9310碳钢的化学成分、力学性能指标以及热处理工艺，帮助读者全面了解这种高性能材料的特点和应用。

化学成分

9310碳钢的化学成分包括：

• 碳(C)含量在0.08～0.13%之间
• 硅(Si)含量在0.15～0.40%
• 锰(Mn)含量在0.40～0.70%
• 硫(S)和磷(P)的含量均不超过0.030%
• 铬(Cr)含量在1.00～1.40%
• 镍(Ni)含量在3.00～3.50%
• 铜(Cu)含量不超过0.25%
• 钼(Mo)含量在0.08～0.15%

力学性能

9310碳钢具有优异的力学性能，具体指标如下：

• 抗拉强度：≥1078 MPa
• 伸长率：≥9%
• 断面收缩率：≥45%
• 冲击韧性值：≥78 J/cm²
• 试样尺寸：15mm

热处理工艺

9310碳钢的热处理工艺主要包括淬火和回火两个步骤：

1. 淬火过程：

• 钢材首先在880±20℃下加热
• 然后转移到790±20℃进行二次加热
• 最后进行油冷

2. 回火过程：

• 在150～200℃的温度范围内进行
• 完成后空冷

交货状态

9310碳钢的热轧或锻制钢材可以以热轧（锻）状态或退火状态交货。冷拉钢材则以退火状态交货。

渗碳处理

9310钢的可控气氛渗碳工艺参数研究显示，这种材料具有以下特点：

• 高渗碳温度（927℃）
• 渗碳层淬硬性好
• 淬火后表面硬度高

研究中确定了9310渗碳钢热处理渗碳淬火的最佳工艺参数，包括：

• 渗碳温度和时间对深层深度的影响
• 碳势对剥层碳浓度的影响
• 残余奥氏体含量与冰冷处理的关系

渗碳层均匀性控制

为了确保渗碳层的均匀性和质量，需要通过以下几个步骤实现：

1. 预处理：

• 在进行渗碳之前，对多区域渗碳齿轮进行预处理
• 对非渗碳区域进行保护
• 对渗碳面进行吹砂处理，确保渗碳表面的清洁和均匀性

2. 渗碳工艺参数的确定：

• 分析渗碳温度和时间对深层深度的影响
• 研究碳势对剥层碳浓度的影响
• 确定最佳渗碳工艺参数
• 渗碳温度高（927℃）
• 控制炉内碳势在w(C)0.98%左右

3. 多区域渗碳：

• 针对具有多个渗碳区域的零件
• 根据所需渗层深度进行多次渗碳过程
• 逐步累加作用使各区域各种类渗层同步满足要求
• 最大化减少零件入炉次数

4. 专用工装和设备：

• 使用专用的渗碳工装和设备
• 如双室可控气氛炉
• 对热态零件进行定点支撑
• 保证气氛的充分流通
• 避免零件在长时高温加热状态下产生偏移变形

5. 淬火和回火：

• 渗碳后进行高温回火处理
• 然后进行淬火处理
• 淬火前对零件整体镀铜
• 减少氧化并提高表面质量
• 淬火后进行深冷处理
• 再进行低温回火处理
• 优化零件的微观结构和性能

6. 变形控制：

• 改进装炉方式
• 使用专用的压力淬火工装
• 控制零件的微小变形
• 获得高硬度、高耐磨和尺寸精度高的零件

通过上述步骤，可以确保9310碳钢在热处理过程中渗碳层的均匀性和质量，满足零件的高性能要求。

热处理工艺研究

其他研究也表明，9310钢在淬火后可以达到要求的力学性能，并且具有良好的重复性。通过控制炉内碳势，可以同时保证表面碳浓度梯度和HRC60深度两个技术指标，当炉内碳势控制在w(C)0.98%左右时。

这些热处理工艺确保了9310碳钢在各种应用中具有所需的性能，如制造高强度和高韧性的机械零件和工具。