采用落實硬度計和光學顯微鏡對真空爐淬火+井式爐回火和鹽浴爐淬火+井式爐回火兩種熱處理后65Mn材料的性能和組織進行對比分析。結果表明：真空爐淬火+井式爐回火后材料硬度低，為30～35HRC，組織為馬氏體、貝氏體、鐵素體及碳化物；鹽浴爐淬火+井式爐回火后材料硬度高，為50～35HRC，組織為馬氏體和少量鐵素體及碳化物；分析造成真空爐淬火+井式爐回火硬度低的原因為：真空爐淬火時淬火轉移時間長（淬火轉時間約40s），造成材料奧氏體化不充分，淬火后零件硬度低。1概 述     65Mn 鋼的強度高，淬透性好，脫碳傾向小，價格低廉，是航空產品零件中常用的材料。一般采用鹽浴爐進行淬火，隨著近年來環保要求的提高，清潔生產成了熱處理發展的主要趨勢，伴隨著鹽浴爐的逐步淘汰，65Mn 材料熱處理需要用其他設備進行替代，而真空熱處理具有無污染、零件表面質量好的優點，成為替代鹽浴爐的主要設備。我廠65Mn 使用真空爐進行處理，硬度低于要求，經常出現不合格產品。本文以此為研究目標，對65Mn 材料真空爐淬火+井式爐回火、鹽浴爐淬火+井式爐回火及球化退火前處理3 種熱處理后材料性能和組織進行對比分析。2試驗材料、試驗件情況和主要方法      2. 1 試驗材料  試驗采用材料為65Mn，材料化學成分見表1。2. 2 試驗設備   雙室真空油淬氣冷爐、鹽浴爐、箱式電爐和井式爐。2. 3 試驗件情況   試驗件的有效厚度為6mm，見圖1。2. 4 試驗方法    所有材料均進行正火處理，設備采用真空爐，正火溫度820℃，時間80min，冷卻方式前室冷卻。使材料晶粒細化、化物分布均勻化及消除機加工應力。2.4.1 真空爐+井式爐熱處理試驗工藝    淬火溫度820℃，保溫時間60min，油冷。回火溫度300～340℃，保溫時間70min，油冷。2.4.2 鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝    淬火溫度820℃，保溫時間10～12min，油冷；淬火轉移時間選擇3、7、10、15、20s。回火溫度300～340℃，保溫時間70min，油冷。對淬火態試驗件及淬火+回火態試驗件采用洛式硬度計檢測硬度，對淬火+回火后試驗件使用光學顯微鏡檢測組織。2.4.3 球化退火工藝試驗     正火的主要作用是使晶粒細化和碳化物分布均勻化，消除應力等。球化退火的主要作用是使鋼中碳化物球化而進行的退火，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。基于以上原理，驗證球化退火對淬火硬度的影響。     球化退火使用箱式電爐，球化退火溫度810～830℃，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷。3試 驗 結 果 與 分 析3. 1 試驗結果    真空爐+井式爐熱處理試驗工藝及結果見表2，其中淬火態的硬度能夠達到30～35HRC，回火后隨溫度由300℃增加340℃，硬度值基本無變化，為30～35HRC。    回火溫度300℃與340℃對回火硬度幾乎無影響。    結果說明，使用真空爐進行淬火（經測定，我廠使用的真空爐，淬火轉移時間約40s），試驗件硬度達不到要求。   鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝及結果見表3，其中淬火狀態硬度能夠最高達到62HRC，隨著轉移時間的延長，硬度從62HRC 降低為49.5HRC，回火溫度選擇320℃，對應的硬度值由54HRC 降低至44.7HRC，試驗結果說明，淬火轉移時間是影響淬火硬度的重要因素。球化退火工藝試驗結果見表4，結果表明試驗件經正火和球化退火，淬火后硬度值沒有差異。3. 2 分析與討論3.2.1 真空爐與鹽浴爐對比分析   從表2 和表3 中可以發現使用相同淬火溫度后，使用真空爐淬火后的硬度為33~33.5HRC，使用鹽浴爐淬火后的硬度為60.2HRC、62.0HRC，兩者硬度相差很大，造成回火后試驗件硬度相差大。使用金相顯微鏡對回火后的組織進行分析，見圖2、圖3。    仔細觀察圖1，組織為板條狀馬氏體、少量的殘余奧氏體和一些回火過程中析出的碳化物形貌，板條的特征十分明顯，組織整體較為均勻。仔細觀察圖2，組織為板條狀馬氏體、回火貝氏體、鐵素體及碳化物，其中板條狀馬氏體占比不到40%，大多數組織為回火貝氏體、奧氏體。    通過以上分析，馬氏體含量占比低是試驗件硬度低的主要原因。大量奧氏體存在的原因為淬火時奧氏體化未能轉化為馬氏體，造成這種情況的原因為真空爐淬火時淬火轉移時間過長。3.2.2 淬火轉移時間對硬度影響分析    淬火轉移時間，即零件從鹽浴槽開始露出或爐門打開到全部浸入淬火介質所經歷的時間。如果淬火溫度低于Ac1，淬火組織中會保留未溶鐵素體，使鋼的強度硬度下降。    將鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝中淬火轉移時間和淬火后硬度值做“淬火轉移時間-硬度值"曲線，見圖4。    由圖4 中可見，隨著淬火轉移時間的增加，淬火后的硬度值呈下降趨勢。硬度值下降主要是因為零件溫度下降過程中部分組織轉變為貝氏體，導致轉變為馬氏體的組織減少。4結 論①65Mn 材料淬火轉移時間對硬度的影響非常重要，隨著淬火轉移時間的增加，淬火后的硬度值呈下降趨勢。淬火轉移時間過長，會造成硬度低。②對比真空爐+井式爐熱處理試驗工藝和鹽浴爐+井式爐熱處理試驗工藝，可以發現真空因淬火轉移時間過長，導致65Mn 零件淬火硬度低。③6mm左右有效厚度的65Mn 材料選擇熱處理淬火設備時應優先選擇鹽浴爐或氣氛保護的箱式電爐。