赵学文

ASTM A668 Cl.E属于低中碳低合金钢，退火或正回火需保证产品的力学性能。某批ASTM A668 CL.E材质锻件化学成分要求（max）和实际成分见表1，热处理正回火后需保证最终性能值（σ0.2≥295MPa，σb≥570MPa，δ4≥22%，Ψ≥35%，AKV(0℃)≥27J），其取样部位见图1。

图1 锻件取样部位

1.问题分析

实际生产中采用图2所示的热处理工艺，锻件的强度（见表2）均满足性能要求，但冲击值均不合格。该批锻件实际成分相当于国产35Mn，Ac1温度727℃，Ac3温度790℃，此材质正常的正火温度应选择（850±10）℃，回火温度应选择（640±10）℃。该锻件正回火后强度要求值比较苛刻且冲击试验温度为0℃，为确保性能值，结合以往类似材质热处理工艺参数，实际正火温度选用900℃，回火温度选用580℃，空冷时仅吊下空冷。

因冲击值不合格返修的锻件热处理难度较大，选取冲击残样做金相分析未发现夹杂物超标缺陷，冲击组织为铁素体+珠光体，部分珠光体组织成团状，且部分晶粒粗大（见图3、图4）。一般正火温度偏高或均温、保温时间过长或冷却速度较慢易造成此现象。

从强度和冲击搭配值看，我们认为正火温度选择偏高、回火温度偏低是造成强度富裕量较大而冲击值不合格的主要原因。

表2 性能结果

图2 热处理工艺

图3 晶粒度照片（7级，少量5级）100×

图4 组织照片（铁素体+珠光体）200×

2.工艺试验

为验证以上分析并确定返修热处理工艺，进行小样模拟试验。

（1）试验材料 在锻件性能余料上加工拉伸和冲击小试样。

（2）试验设备 模拟炉，最高使用温度为1250℃。

（3）模拟试验方案 不同正火温度（回火温度）、冷却方式的组合共8组方案。方案A：850℃×2h（空冷）+600℃×4h（空冷）；……