42CrMo鋼廣泛應用于制造起重機承重輪、機車齒輪、曲軸、連桿等重要零件。小規(guī)格熱軋態(tài)的42CrMo極易出現(xiàn)貝氏體組織，如果熱軋后熱處理工藝選擇不適當，則鋼材出現(xiàn)的非平衡組織將會導致經機械加工的零件后續(xù)淬火處理時變形嚴重，而且材料的硬度較高也不利于機械加工。本文對42CrMo小圓棒材經過正火、去應力退火、完全退火和等溫退火處理后棒材的組織和硬度進行了研究。結果表明：小圓棒42CrMo在熱軋狀態(tài)下主要組織為貝氏體，經過完全退火及等溫退火可獲得鐵素體和珠光體的平衡組織，得到硬度適中的鋼材；經過正火和去應力退火處理后鋼材的晶粒變細，但組織仍為貝氏體，其中正火處理后硬度未得到改善。

42CrMo鋼具有良好的淬透性和高溫強度，同時在淬水時材料變形小，調質后具有較高的疲勞強度及低溫沖擊韌性且無明顯的回火脆性，被廣泛應用于制造起重機承重輪、機車齒輪、曲軸、連桿等重要零件[1-3]。因其在工業(yè)制造中應用越來越多，對其內部組織的研究也倍受關注[4-6]。小規(guī)格熱軋態(tài)的42CrMo極易出現(xiàn)貝氏體組織，且硬度高[7]。對材料采取先機械加工后淬火熱處理，若鋼材出現(xiàn)非平衡組織將會導致機械加工的零件在淬火時變形嚴重，而且材料的硬度較高不利于機械加工。為滿足用戶需求，本文研究了42CrMo小圓棒鋼材在不同熱處理狀態(tài)下的顯微組織和硬度。

實驗材料

實驗材料取自實際生產棒料42CrMo汽車鋼，材料規(guī)格為f28 mm×200 mm。材料的化學成分范圍見表1，熱軋態(tài)下的金相組織如圖1所示。

實驗方法

對42CrMo鋼進行不同熱處理的工藝曲線見圖2。在經過熱處理的料段中間處切取試樣，經研磨、拋光后，用體積分數(shù)為4%的硝酸酒精溶液腐蝕后進行金相組織觀察，硬度試樣加工后按GB/T231“金屬材料布氏硬度實驗”進行實驗。硬度測試及金相組織的結果見表2和圖3。

結果與討論

42CrMo鋼的相變溫度AC1為730℃，AC3為800℃[8]，實際生產中42CrMo的終軋溫度一般在900℃左右。由于材料規(guī)格較小，如果對熱軋后的冷卻速度沒有進行有效控制，獲得的鋼材金相組織多為貝氏體，硬度高，不利于零件的機械加工，且非平衡態(tài)的組織會導致零件熱處理后變形嚴重。

料段經正火處理后，雖經過奧氏體化，但冷卻速度未得到控制，冷速較快，珠光體、鐵素體轉變時間不充分，最終得到的組織仍為大量貝氏體和極少量的珠光體，相比熱軋態(tài)其組織得到細化，但鋼材硬度并未得到明顯改善，鋼材的組織圖片見圖3(a)；料段經完全退火和完全等溫退火，組織完全奧氏體化后，對冷卻速度進行有效控制，緩慢冷卻，其組織向鐵素體和珠光體轉變有充分、足夠的時間，在到達貝氏體相變溫度前已全部完成組織轉變，最終兩種工藝均可得到鐵素體和珠光體平衡組織[9]，鋼材的組織圖片見圖3(b)和3(c)；料段經去應力退火后，未經奧氏體化，組織無相變發(fā)生，原貝氏體組織無變化，但由于應力消除，鋼材硬度降低，鋼材的組織圖片見圖3(d)。

結束語

(1) 42CrMo小圓棒在熱軋后未對冷速進行有效控制，鋼材的金相組織主要為貝氏體，硬度較高。

(2)鋼材經完全退火和等溫退火后，可得到硬度適中的鐵素體+珠光體平衡組織。

(3)鋼材經正火處理后，由于規(guī)格小冷速快，鋼材仍為貝氏體組織，且鋼材硬度未得到明顯改善。

(4)鋼材經去應力退火后，鋼材硬度降低但金相組織未得到改善。

文章來源——金屬世界