田君(內蒙古北方重工業集團****工藝材料所，內蒙古包頭 014033)
礦用液壓支架工作缸筒設計選材多為27simn鋼管，常用規格為<273mm×40mm×1790mm，技術要求調質處理，硬度240～280hbs。批量生產時，調質處理淬火加熱採用<1700mm×3500mm井式電阻爐，裝爐量約215t/爐。淬火用迴圈冷卻水槽尺寸為<1700mm×5000mm；調質工藝：
淬火溫度為(920±10)℃，20～40℃水冷透，回火溫度為(550±20)℃，回火後水冷。用此工藝批量生產，最終檢驗出現部分零件硬度不合格，統計結果見表1。
由表1可以看出，9461910和9462297兩個爐號鋼管調質後硬度均在240～280hbs之間，滿足設計要求。而9221065爐號鋼管出現連續幾爐硬度偏低，初步分析認為可能是化學成分偏下限，毛坯規格尺寸較大，淬不上火所致。對9221065爐號的鋼管重新返修淬火，工藝為940℃加熱，20～40℃水冷透，淬火後硬度仍偏低，為200～220hbs。
為尋找原因，從9221065、9462297兩個爐號的調質毛坯上取樣觀察金相組織並分析實際化學成分，其結果見表2。
從表2結果可知，9221065爐號的鋼管化學成分均比來料成分偏低，但仍符合gb/t3077—1999《合金結構鋼技術條件》規定的允許偏差，返修淬火後的晶粒度較粗大，同時組織**現不正常的過熱組織即魏氏組織，見圖1。
圖1 27simn鋼管中的魏氏組織 ×100圖2 不合格27simn鋼管改進熱處理工藝後的組織 ×500
1 工藝試驗
粗大魏氏組織的存在，使鋼調質處理後得不到正常的組織，韌性下降，需設法消除。返修前對鋼管毛坯進行了兩次930℃正火處理，檢查金相組織為鐵素體+珠光體，晶粒度510～515級，粗大魏氏組織消除，並在零件上切取成<273mm×40mm×160mm專用試樣進行調質試驗。工藝：
淬火920℃，自來水冷卻，回火540℃，水冷。檢驗硬度為250～260hbs，金相組織為回火索氏體，晶粒度610級。結果表明，爐號為9221065的27simn鋼管調質過程**現的魏氏組織進行正火是可以消除的。
隨後對硬度不合格的零件，用拋丸清除表面所有氧化皮，通過減少裝爐量及加大淬火冷卻速度的辦法進行了第3次調質。工藝為：裝爐溫度950℃快速加熱，(920±10)℃淬火，自來水(≤15℃)冷卻，並在淬火過程中加入迴圈水強冷。
540℃回火水冷。調質後的零件硬度均在240～260hbs之間，金相組織為回火索氏體+少量貝氏體，見圖2。採用此工藝既消除了粗大的魏氏組織，又達到了硬度要求。
2 魏氏組織的形成原因
魏氏組織是材料因過熱後先共析體生成所致。9221065爐號的27simn鋼管實際化學成分都偏下限，碳當量偏低，碳當量減小使先共析鐵素體組織增多，當出現過熱時，在一定的冷卻速度下，鐵素體首先在奧氏體晶界上成核並迅速向奧氏體晶粒內呈羽毛狀長大。魏氏組織的形成與奧氏體晶粒大小密切相關，當晶粒
粗大時，在較低的冷卻速度下就會出現魏氏體組織。而在中等晶粒時，只有在很快的冷卻速度下、碳含量在0115%～0135%時才有形成魏氏組織的傾向。從9221065爐管料調質處理後的硬度及金相組織看，淬火冷卻速度即在形成魏氏組織的範圍內，因此該冷卻速度僅介於正火和淬火之間，已經不是調質處理所允許的冷卻速度。
正火后魏氏組織消失說明緩慢冷卻將有助於網狀鐵素體的形成，從而阻止魏氏組織形成。在第3次調質後沒有產生魏氏組織，說明快速冷卻會抑制片狀鐵素體的成長，從而阻止魏氏體組織的形成。魏氏組織只能在一定範圍的冷卻速度下形成，冷速過緩或過快都會阻止它的形成。
此外、化學成分也有影響，當27simn 鋼的碳及合金元素含量均在下限時，加熱溫度過高和適當的冷卻條件下很容易形成魏氏組織。
27simn鋼管只有同時具備以下3個條件時才會在調質中形成魏氏組織：①27simn鋼管料的化學成分為：0.
23～0.24%c、1.09～1.
16%si、1.10～1.17%mn；②淬火加熱溫度≥940℃；③冷卻條件：
裝爐量≥315t/爐，水冷，開始水溫20～40℃，終了水溫≥70℃。
3 結語
由於27simn作為調質用鋼對力學效能要求不是特別高，管料中存在少量的魏氏組織且級別很低時對效能不會有太大的影響，只有粗大魏氏組織才使鋼的強度、硬度降低韌性變差。在實際生產中，必須嚴格控制熱處理工藝中的各種引數，尤其是加熱溫度及冷卻速度。如果出現魏氏組織，可通過正火或退火加以消除。
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