35CrMo钢QPQ处理后力学性能变化与断口形貌分析
1.力学性能变化
本次试验QPQ工艺主要有500℃-3h,580℃-2h,630℃-2h。常规QPQ从500℃到580℃,抗拉强度和屈服强度变化不大,分别980和820上下浮动,但断后伸长率和断后收缩率均随着温度的升高而下降,深层QPQ处理的抗拉强度和屈服强度与常规QPQ相比均稍有下降,但断后伸长率和断后收缩率比550℃及580℃处理的要好,比500℃处理的要差,深层QPQ由于冷却方式不一样,冷却速度不一样,它转变成了不同的产物:冷却速度大于临界速度时主要形成的是残留奥氏体和马氏体组织;在水冷的情况下主要形成的是淬火马氏体和残留奥氏体,当冷却速度小于临界速度时主要形成一种混合物组织,因此试样的抗拉强度﹑屈服强度﹑断后伸长率和断后收缩率又有一些差异。常规QPQ处理的试样随着处理温度的升高,断后伸长率和断后收缩率下降主要是因为随着处理温度的升高,化合物层的厚度也随着增加, 在拉伸试验时,化合物层要产生一些脆性裂纹,裂纹向基体扩散,从而导致基体产生断裂。
深层QPQ处理的试样断后伸长率和断后收缩率比550℃及580℃QPQ处理的要好主要是因为深层QPQ处理的渗层组织中有一层具有一定塑性的中间层,试样拉伸时,化合物层产生裂纹,裂纹向内扩展到了有一定塑性的中间层之后,应力得到了释放,试样被拉长以后,裂纹才向基体扩展,而此时基体尚未产生裂纹,因此深层QPQ处理的试样断后伸长率和断后收缩率比550℃及580℃QPQ处理的要好,500℃QPQ处理的试样由于温度比较低,化合物层很薄,所以500℃QPQ处理的试样的抗拉强度﹑屈服强度﹑ 断后伸长率和断后收缩率与未处理的试样比较接近,抗拉强度﹑屈服强度﹑断后伸长率和断后收缩率也是各种工艺里面最好的。具体数据如下。
2.断口形貌分析
化合物层是脆性解理断裂,500℃处理的试样由于化合物层比较薄,有些地方已经剥落,看的不是很明显。中间层为有撕裂痕迹的韧性断裂。扩散层为沿晶断裂,500℃处理的试样扩渗层有少量韧窝,韧性要比630℃处理的要好得多。基体组织为典型的韧性断裂,有大量韧窝。这也与上面的拉伸实验数据相符。 
化合物层、扩散层和中间层断裂类型的分析:                                           化合物层在受力时,容易出现屈服变形,位错塞积群,从而生成终止于晶界的初生裂纹,初生裂纹被阻止在晶界,被阻止于晶界的初生裂纹在外力加大的情况下越过晶界,初生裂纹面和与其相邻的一个晶粒空间相交于晶界,外力在此处产生应力集中, 因而使相邻的晶粒开裂。裂纹在应力作用下快速扩展,最终导致试样的失稳而断裂。
     扩散层在冷却过程中可能会析出脆性的碳氮析出相。脆性的析出相沿着晶界分布,因为晶内和晶界强度有差异,很容易在晶界处形成应力集中,因此裂纹一般沿应力集中和薄弱的界晶扩散,裂纹汇集到一起时就导致断裂。 渗氮温度高于590℃一般出现中间层,由于冷却速度不同,它可能会转变成不同的产物。强度与塑性的变化主要与转变后的产物﹑比例及分布有关。 扩散层与化合物层都有一定的脆性,拉伸时容易产生裂纹,当超过扩散层与化合物层塑性极限以后,应力局部集中在化合物层与扩散层上,裂纹先在化合物层与扩散层上产生,之后裂纹扩展到试样内部,最后导致试样的断裂。
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