摘要：本文研究了20MnK钢亚温淬火后，采用深冷处理工艺，试验结果表明：深冷处理后，20MnK钢的硬度及韧性均有所改善，为20MnK钢的强韧化找到了一条新途径。
关键词：深冷加工;亚温淬火;强韧化
作者：陈淼、聂英斌、徐晓辉、王洪涛、陈浩
1概述
早在20世纪30年代国外就开始采用零度以下过度冷却的方法来改善钢的性能，其目的是使残余奥氏体向马氏体转变，但并不能显著降低残余奥氏体量。20世纪70年代后，随着低温技术的解决和测试手段的完善，冷处理可扩展到-℃(或更低)的温度，出现了所谓深冷处理技术[l]。大量研究表明，深冷处理能够使钢中的残余奥氏体转变成马氏体，并能够析出弥散细小的碳化物，从而达到强韧化材料、提高材料的耐磨性并保证材料的尺寸稳定性等目的目。本试验对20MnK钢亚温淬火后，采用深冷处理工艺，研究其力学性能的变化，力求为20MnK钢的强韧化找出一条新途径。
2试验内容与结果
2.MnK钢热处理工艺
试验用20MnK钢，原始态为热轧正火态，即带状铁素体和带状珠光体的混合组织。本试验把淬火+回火、淬火+深冷处理+回火作为试验工艺，如表1所示。淬火加热选用箱式炉，淬火冷却介质采用10%～15%NaCl水溶液，深冷处理方法用液氮法，即将工件直接放入液氮中进行长时间(24h)处理。
表MnK钢热处理工艺规范
2.2性能测试
为测定20MnK钢抗拉强度，在WE一30液压万能试验机上进行拉伸试验，拉伸试样为5X30X的标准板状试样，试样形状尺寸如图1所示：
在HR一T型洛氏硬度计上测定双相钢的洛氏硬度。力学性能测试结果如表2所示。
表MnK钢的力学性能
3试验结果分析
3.1深冷处理对20MnK钢硬度的影响
由表2可知：淬火后深冷处理，使20MnK钢的硬度值略有升高。~C淬火后洛氏硬度HRC由未深冷前的2O.0升高到深冷处理后的21.7，℃淬火后洛氏硬度HRC由未深冷前的26.6升高到深冷处理后的28.0。原因是：一方面，深冷处理后，残余奥氏体向马氏体转变，使硬度值增加，有学者认为深冷能完全消除残余奥氏体。也有学者认为深冷只能降低残余奥氏体的数量，不能完全消除残余奥氏体。深冷处理还改变了残余奥氏体的形状、分布和亚结构，有利于提高钢的强韧性;另一方面，马氏体分解，析出微细碳化物，马氏体本身也发生碎化。组织碎化，从而弥散强化;第三方面，马氏体本身的过饱和程度有所下降。固溶强化作用减弱，将促使硬度值下降。三方面综合作用结果，深冷处理后使硬度有所增加。
3.2深冷处理对20MnK钢拉伸性能的影响
由表2可知：深冷处理使20MnK钢的强度提高的同时，韧性也有所提高。℃时，深冷处理使钢的屈服强度由.2MPg提高到.1MPg，提高了0.14%。抗拉强度由.4MPg提高到.6MPg，提高了0.%。延伸率7.2%提高到9.6%，提高了0.33%。同理，~E时，深冷处理使20MnK钢屈服强度提高了0.11%，抗拉强度提高0.%，延伸率提高0.35%。可见，深冷处理对延伸率提高幅度更显著。原因之一：在深冷处理时，转变成的马氏体析出超微细碳化物，从而弥散强化，主要是马氏体经-%深冷，由于体积收缩，Fe的晶格常数有缩小的趋势，从而加强了碳原子析出的驱动力，但由于低温下的扩散更为困难，扩散距离更短，于是马氏体的基体上析出了大量的弥散的超微细碳化物;原因之二：组织细化引起了20MnK钢的强韧化，由粗大的马氏体板条发生了碎化而引起的，因此深冷处理可以提高20MnK钢的强韧性。
4结论
综上所述，通过对20MnK钢亚温淬火后，采用深冷处理工艺，使其硬度及韧性均有所改善，为20MnK钢的强韧化找到了一条新途径。因此，将深冷处理应用在双相区淬火工艺中具有重要意义。
参考文献
[1]林晓娉，董允，王亚红.高速钢深冷处理及其机理研究[J].金属热处理学报，，(19)2：21—25.
[2]邓黎辉，汪宏斌，李绍宏，张银福，邓亚琪，吴晓春.高强韧冷作模具钢深冷处理性能及组织[J].材料热处理学报，，(32)4：76—81.
[3]佟晓辉.Crl2钢冷冲模深冷处理与耐磨性[J].机械工程材料，1，18(3)：34—36.
[4]钱士强，李曼萍，严敏杰.T8钢深冷处理后的马氏体形态和回火特性研究[J】.热加工工艺，，(4)：3-6.
[5]陈鼎，陈吉华，严红革，黄培云.深冷处理原理及其在工业上的应用[J].兵器材料科学与工程，，26(3)：68—72.
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