27SiMn油缸亚温淬火组织与性能研究

　　摘 要：研究了27SiMn 液压支架油缸(准275mm×53mm×330mm)亚温淬火、不同淬火保温时间对组织和性能的影响。结果表明：(880～900)℃×50min 淬火后性能较好;860℃回火有少量自由铁素体残留，其他各温度淬火，心部有网状铁素体存在，网状铁素体会降低材料的性能。

　　液压支架是煤矿采煤主要支护设备，选用低合金钢27SiMn制造， 热处理工艺采用原煤炭部有关标准920℃淬火，540～580℃回火。由于加热温度高，保温时间长，使得工件氧化脱碳严重，能耗大，生产效率低。为此，本文对27SiMn钢亚温淬火工艺进行了研究，并采用准275mm×53mm×330mm液压支架油缸缸体直接进行热处理试验，使得试验结果更能与实际热处理冷却条件相符合。

　　1 试验方法与工艺

　　油缸缸筒原材料为27SiMn热轧无缝钢管，厚53mm，长330mm，外径273mm。其成分及临界点温度如表1所示。

　　采用860、880和900℃淬火加热，保温70min，水淬;分别在500、530 和560℃保温1.5h，水冷。为了缩短保温时间，对于880℃加热，采用30、50、70min保温，研究保温时间对组织与性能的影响。将以上热处理后的油缸加工成拉伸、冲击及金相试样，拉伸、冲击试样分别用于抗拉强度、伸长率、冲击功测试，金相试样用于显微组织观察及显微硬度和洛氏硬度测试。研究组织与性能之间的关系，找出较优的工艺参数。拉伸试验按照GB/T228-2002、冲击试验按照GB/T229-2007进行。

　　2 结果与分析

　　2.1 淬火温度对组织和性能的影响

　　图1为不同淬火温度淬火(水冷)、530℃回火对27SiMn缸体组织的影响。可以看出，各温度淬火、530℃回火的缸体的外表层基本上是淬火回火组织，即回火索氏体;内表层含有部分铁素体;心部为F+S(或T)组织，F呈网状分布在原A晶界处。860℃淬火属于亚温淬火，加热组织为A+F，淬火后得到双相M+F组织，有部分塑性相F存在。

　　根据国家标准(GB/T225-1988)规定，钢的淬透性用末端淬火法测定。27SiMn钢的淬透性曲线如图2所示。可以看出，随着奥氏体化温度的升高，27SiMn 钢的淬透性提高， 其中920℃淬透性最高。如至水冷端的距离是7mm的部位，860℃、880℃、900℃、920℃端淬后的硬度分别为30.4、33.4、32.3、35.8HRC，在这个部位的组织如图3所示。可以看出，至水冷端距离为7mm部位的金相组织，不同端淬温度均为F+细P，F呈网状沿A晶界分布，这种组织特征与壁厚53mm的钢管相应温度淬火回火的组织相似，说明对于壁厚53mm的27SiMn 钢管水淬时，是不可能淬透的。