強(qiáng)烈淬火技術(shù)是近些年出現(xiàn)的新型熱處理技術(shù)，它是使試件在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域進(jìn)行快速且均勻地冷卻，在表層形成100%馬氏體組織，形成具有較高壓應(yīng)力的硬殼，其特點(diǎn)是冷速極快，而不必?fù)?dān)心工件的過(guò)度畸變和開(kāi)裂，從而提高材料的硬度和強(qiáng)度。目前，對(duì)強(qiáng)烈淬火技術(shù)的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但由于強(qiáng)烈淬火對(duì)冷卻介質(zhì)的成分和冷卻的時(shí)間要求很，還存在工藝復(fù)雜、工藝和組織性能的關(guān)系研究結(jié)果不豐富等問(wèn)題。因此開(kāi)展對(duì)強(qiáng)烈淬火技術(shù)和工藝的研究，對(duì)于強(qiáng)烈淬火技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用具有重要的理論與工程意義。本文對(duì)20crmnti鋼的強(qiáng)烈淬火進(jìn)行研究，給出20crmnti鋼強(qiáng)烈淬火工藝對(duì)力學(xué)性能的影響規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)用材為正火態(tài)20crmnti鋼，化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.19c，0.29si，0.85mn，1.20cr，0.08ti，<0.04p，<0.04s。拉伸試樣采用gb/t228-2002規(guī)定的試樣尺寸，沖擊試樣采用gb/t229-1994的u形缺口沖擊試樣。淬火加熱溫度為860℃，淬火保溫時(shí)間為15min，以中等濃度cacl2水溶液和液氮為強(qiáng)烈淬火介質(zhì)，進(jìn)行不同方式淬火后經(jīng)180℃回火2h，制得各試樣。方式一，液氮分別淬火1～5s；方式二，中等濃度cacl2水溶液分別淬火1～5s；方式三，中等濃度cacl2水溶液淬火1s后立即再液氮分別淬火1～5s。然后測(cè)試?yán)煨阅?、沖擊性能、顯微硬度和表面殘余應(yīng)力。
20crmnti鋼經(jīng)中等濃度cacl2水溶液×1s+液氮×4s強(qiáng)烈淬火，顯微硬度值高達(dá)543.58hv，抗拉強(qiáng)度達(dá)1521mpa，沖擊韌度達(dá)1392.66kj/m2，與常規(guī)熱處理相比，這些力學(xué)指標(biāo)均有很大程度提高，表明此工藝下獲得的材料強(qiáng)韌性都很好。20crmnti鋼經(jīng)強(qiáng)烈淬火獲得的表面殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力，由于淬火介質(zhì)導(dǎo)熱機(jī)制不同，導(dǎo)致不同工藝下獲得的殘余壓應(yīng)力變化規(guī)律不同。經(jīng)中等濃度cacl2水溶液×1s+液氮×4s淬火可獲zui大表面殘余壓應(yīng)力293.09mpa；分析可知此應(yīng)力能提高疲勞極限約800mpa，*地降低了裂紋擴(kuò)展速率?？估瓘?qiáng)度與顯微硬度線性相關(guān)，經(jīng)驗(yàn)證，86%以上的數(shù)據(jù)誤差在±5%內(nèi)；抗拉強(qiáng)度與顯微硬度均與表面殘余壓應(yīng)力線性相關(guān)，且表面殘余壓應(yīng)力對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響非常明顯，而對(duì)顯微硬度影響不明顯。
綜合比較各種工藝處理后材料的組織性能，20crmnti鋼較優(yōu)的強(qiáng)烈淬火工藝為：中等濃度cacl2水溶液×1s+液氮×4s。