微量Zr的加入对42CrMo钢管性能的影响

微量Zr的加入对42CrMo钢管性能的影响

一些年前就发现，Zr对42CrMo钢管的硫化物的形状有影响。随后Zr被用于控制42CrMo钢管的硫化物形状，并发现在含Nb42CrMo钢管中加入Zr能优化强韧性配合。热化学数据说明，Zr与Ti相似，不仅是强碳氮化物形成元素，而且是强氧化物形成元素。但可以设想，当42CrMo钢管中加入高于0.09wt.%的Al时，不会形成ZrO2。值得注意的是，ZrN与TiN的结构相似，因此它在含Nb钢中具有与TiN相似的作用。所以有可能用Zr来替代Ti加入钢中形成稳定的析出物。已有研究表明，在铸态42CrMo钢管中加入Zr能细化晶粒。但尚未见对Zr的碳氮化析出物的较详尽的研究。本研究考察0.005wt.%的Zr的加入对铸态42CrMo钢管硬度和冲击韧性的影响。
 试验用42CrMo钢管在感应炉中炼制后铸成250×250×20mm的试样。然后在马弗炉中进行如下处理：1）1000℃×6h的均匀化处理；2）920℃×2h的奥氏体化，随后水淬至室温；3）450℃×4h的回火处理，随后空冷。最后进行光学和扫描电镜观察及硬度和冲击试验。研究结果表明，在铸态42CrMo钢管中加入Zr能在回火后由于析出物的形成而提高硬度和冲击韧性。

 回火后，无Zr的A钢和含Zr的B钢的硬度分别为239HV和300HV，冲击功分别为19J和38.4J。均匀化处理后，B钢比A钢的硬度高39HV，但冲击功略高。淬火后B钢比A钢的硬度高84HV，冲击功也略高。含Zr的42CrMo钢管的晶粒尺寸更细。均匀化处理后，A钢和B钢的晶粒尺寸分别为15.7μm和11.3μm。含Zr钢的元素在断面上的分布更为均匀

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