微量Zr的加入對42CrMo鋼管性能的影響

一些年前就發現，Zr對42CrMo鋼管的硫化物的形狀有影響。隨后Zr被用于控制42CrMo鋼管的硫化物形狀，并發現在含Nb42CrMo鋼管中加入Zr能優化強韌性配合。熱化學數據說明，Zr與Ti相似，不僅是強碳氮化物形成元素，而且是強氧化物形成元素。但可以設想，當42CrMo鋼管中加入高于0.09wt.%的Al時，不會形成ZrO2。值得注意的是，ZrN與TiN的結構相似，因此它在含Nb鋼中具有與TiN相似的作用。所以有可能用Zr來替代Ti加入鋼中形成穩定的析出物。已有研究表明，在鑄態42CrMo鋼管中加入Zr能細化晶粒。但尚未見對Zr的碳氮化析出物的較詳盡的研究。本研究考察0.005wt.%的Zr的加入對鑄態42CrMo鋼管硬度和沖擊韌性的影響。
 試驗用42CrMo鋼管在感應爐中煉制后鑄成250×250×20mm的試樣。然后在馬弗爐中進行如下處理：1）1000℃×6h的均勻化處理；2）920℃×2h的奧氏體化，隨后水淬至室溫；3）450℃×4h的回火處理，隨后空冷。最后進行光學和掃描電鏡觀察及硬度和沖擊試驗。研究結果表明，在鑄態42CrMo鋼管中加入Zr能在回火后由于析出物的形成而提高硬度和沖擊韌性。

 回火后，無Zr的A鋼和含Zr的B鋼的硬度分別為239HV和300HV，沖擊功分別為19J和38.4J。均勻化處理后，B鋼比A鋼的硬度高39HV，但沖擊功略高。淬火后B鋼比A鋼的硬度高84HV，沖擊功也略高。含Zr的42CrMo鋼管的晶粒尺寸更細。均勻化處理后，A鋼和B鋼的晶粒尺寸分別為15.7μm和11.3μm。含Zr鋼的元素在斷面上的分布更為均勻

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