17231(42CrMo)澆鑄及熱處理工藝

2023年12月29日發(作者：春節慰問信息)

1.7231（42CrMo）澆鑄及熱處理工藝

1.7231 成分要求：

C:0.38-0.45 Si:0.15-0.4 Mn:0.6-0.9 P≤0.025 S≤0.035

Cr:0.9-1.2 MO:0.15-0.3

1.7231 機械性能要求：

抗拉：800-950 屈服：≥600 延伸率≥12% 沖擊≥31J

一：1.7231 化學成分的確定

（1）

碳（C）：超過共析成分后與Cr、Mn、Mo 等合金元素形成的碳化物固溶

于鐵素體中強化基體，使鋼的強度和硬度大幅度提高，從而提高鋼的耐磨

性，但 C 過高則韌度降低，淬火時，隨著 C 質量分數增加，淬火應力增加，

開裂傾向增大，但可以通過降低淬火溫度減少開裂傾向。由此 C 控制為中

限 0.4-0.43。

（2）

硅（Si）:固溶于鐵素體和奧氏體中，有明顯的強化作用，Si 降低 C

在奧氏體中的溶解度，促使碳化物析出，提高強度和硬度。Si 和 O 的親和力僅次于 Al 和 Ti，而強于Mn、Cr、V， 很好的還原劑和脫氧劑，可提高鋼的致密度，但過高將顯著降低鋼的塑性和韌度， Si 對鋼的韌性有不利的影響，特別是Cr、Mn、Si3 種元素同時存在時，在鑄造中裂紋和開裂的傾向增大，生產工藝難度及廢品率增加。 由此 Si 控制為中線偏下

0.2-0.3。

（3） 錳（Mn）：強烈增加鋼的淬透性， 對生產中采用空冷淬火極為有利，

淬火后得到馬氏體組織。Mn 又是較強的脫硫劑，可減少硫的有害作用。但過量的 Mn 會導致鋼的淬火組織中奧氏體增加,易引起晶粒粗大,使鋼的硬度下降。由此 Mn 控制為中線 0.6-0.7。

（4）

鉻（Cr）：是碳化物形成元素，Cr 溶于奧氏體中強化基體且不降低韌度，推遲過冷奧氏體轉變，增加鋼的淬透性，Cr 使鋼的強度和硬度明顯提高，此外 Cr 能細化晶粒，提高回火穩定性，Cr 是強碳化物形成元素。在鋼中隨 Cr 量的變化，碳化物可轉變為對抗磨有利的碳化物類型。當

Cr>4%時，即可有硬度較高的 M7C3 型碳化物出現，這有利于提高鋼的耐磨性。另有部分Cr 溶入基體中，既強化基體又提高淬透性。Cr 在回火時能阻止或減緩碳化物的析出和集聚，使碳化物保持較大的分散度，有利于強度和硬度的提高.由此 Cr 控制為上限 1-1.1。

（5）

鉬（Mo）：在鋼中主要作用是提高淬透性，細化晶粒，改善碳化物的形態和分布，防止回火脆性，與 Cr 同時加入可改善沖擊韌度，由此 Mo 控制為上限 0.25-0.3。

（6）

鈦(Ti):Ti 是活潑元素。鋼中加入微量的鈦，可以明顯細化晶粒，減少枝晶偏析，提高鋼的強度和韌性。鈦還是一種脫氧去氣劑，在鋼中形成極為穩定的 TiC。鈦并不易溶解，只有當鋼加熱到 1000℃以上才緩慢地溶解，從而保證鋼在熱處理中能獲得細晶粒組織。鈦作為單一的微合金化元素添加到鋼中，其含量必須達到一定量(Ti>0.04%質量分數)，才能起到析出強化作用。鈦的加入不宜過量，否則會有多余的鈦固溶于鐵素體中。綜合考慮 Ti 含量控制在 0.04%~0.15%為宜。

（7）

硼(B)：B 是主要的淬透性元素。在鋼中添加 0.001%的 B，能顯著提高材料的力學性能，特別是沖擊韌性。B 在γ 及 a 固溶體中的溶解度不大，

且屬縮小γ 相區的元素。B 和鐵產生很穩定的硼化物———Fe2B 和碳能結合成碳化物。微量的 B 能大大提高鋼的可淬硬性，但加入量極微。當 B

含量大于 0.007%后，鋼發生“熱脆”。為獲得綜合的機械性能，要將 B 含量范圍控制在 0.002%~0.005%之間。

（8）

硫(S)、磷(P)為有害元素，在鋼中應嚴格控制在下限。

二：熔煉工藝

（1）加料：加入廢鋼、鉬鐵后通電熔化，在開始通電的 6-8 分鐘內供給 60%的

功率，待電流沖擊停止后，逐漸將功率開至最大，隨時注意搗料，防止爐料"搭

橋"并繼續添加爐料。

（2）

造渣：爐料熔清后，加入造渣材料（石灰：螢石=2：1），石灰 5Kg,熒石 2.5Kg

造渣覆蓋鋼液，渣料加入量為總裝量的 1-1.5%。

（3）

取樣扒渣：爐料熔清后，取樣分析C、S、P、Mo、Si、Mn，P，并將預熱的鉻鐵及造渣材料加入爐內,渣料熔清后將功率降到 40-50%，傾爐扒渣，另造新渣。

（4）脫氧：渣料化清后，加入（石灰粉：鋁線=1：2）石灰 0.3 Kg，鋁線 0.6 Kg

進行擴散脫氧，脫氧過程中可用石灰粉和螢石粉調整爐渣粘度，同時在鋼液溫度

達到 1560℃（熱電耦）以上時，扒除大部分爐渣，加入錳鐵和造渣材料。

（5）

測溫：測量鋼液溫度，要求出鋼溫度在1610-1630℃（熱電耦），檢查鋼液脫氧情況。

（6）

加硅鐵：出爐前5-10 分鐘加入硅鐵，加入量按規定下限配入，并根據試樣調整化學成分。

（7）

各元素調整平衡后，造渣升溫至1550℃除渣，在脫氧基本良好的潔凈液面上加入鈦鐵(FeTi30)，Ti 在鋼液中形成 TiN、TiC。TiC 顆粒細小，是阻礙奧氏體晶粒長大的有效質點，提高鋼水的潔凈度,得到 N、O、S 含量較小的潔凈鋼水，

可獲得細晶粒組織。鈦鐵加入后及時升溫，待鋼液溫度升至 1600℃時，扒渣及清除浮渣， 在脫氧良好潔凈的液面上加入已預熱的硼鐵，并采用高效隔熱保溫劑覆蓋，待鋼液溫度升至 1630℃~1650℃時，徹底除渣后傾鋼。

（7）

出鋼：鋼液溫度符合要求，停電出鋼，在茶壺包中加入稀土 0.4kg 進行孕育處理，插鋁線（0.8Kg/t）0.5Kg 進行終脫氧，最后加入覆蓋劑，防止鋼液氧化，并作成品分析。

（8）

澆注：鋼液在包內鎮靜 3-5 分鐘后進行澆注，要求澆注溫度為 1530-1550℃

（熱電耦）。

變質處理：變質處理是采用中性材料鋼包，在出鋼前 30min 將茶壺包預熱至 800℃

左右，將已預熱的稀土變質劑按鋼液重量的 0.3%加入鋼包底部，并用潔凈的薄鐵皮覆蓋，以延長變質劑的反應，對鋼液進行孕育變質。變質劑的加入量不得過量，過多的變質劑會使鋼液中夾雜物數量增多，對材料的韌性帶來不利影響。變質溫度為 1550℃~1580℃。變質過程中造渣，扒渣兩次，將被融渣吸附的懸浮夾雜物及非金屬夾雜物排出。排渣即為清雜的過程。變質處理后及時在鋼包的液面上覆蓋鋼包覆蓋劑進行靜置，待溫度降至 1550℃~1580℃時，扒開茶壺包嘴浮渣進行澆注。

（9） 縮松產生的原因：均在靠近冒口附近局部區域產生不同程度的縮松，究其

原因，皆由于 ZG40CrMo 屬多元低合金鋼收縮大所致，為此在澆冒系統設計上應

保證建立良好的逐漸遞增的溫度梯度及形成合理的順序凝固方式。由此澆鑄前型

殼下面淬水，上部加保溫棉，澆鑄完后加保溫劑。

三：熱處理工藝

（1） 消除鑄件鑄后應力、改善組織，鑄件鑄后采用退火工藝以消除鑄造應力

溫

度

550℃

200-300

860℃

爐 冷 至

300 ℃ 后 出

1.5H

裝爐

2H

時 間

退火工藝

注：1：裝爐時在 200-300℃裝爐。2：爐冷至 300℃后出爐空冷。

（2） 淬火工藝

860℃

820℃

620℃

速

降

水 冷

油 冷

裝爐

1H

均

溫

1H

1H

淬火工藝

注：1：裝爐在 200-300℃裝爐。2：水冷油冷即：820℃出爐后淬水，在水中冷卻到 300℃左右時取出，進油

（柴油）中冷卻至常溫，油溫控制在 30-70℃。3：在水中和油中冷卻時，要不停的翻動零件，要求均勻淬火。

（3） 回火工藝

610℃

爐冷至 300℃

320℃

后出爐空冷

裝爐

1H

2H

回火工藝

注：1：裝爐時在 200-300℃裝爐。2：爐冷至 300℃后出爐空冷。

（4） 此工藝理論機械性能：

抗拉：820-850 屈服 640-680 延伸 13-15 沖擊：40-70J