1.钢铁研究总院有限公司 特殊钢研究院,北京 100081
2.东方电气风电股份有限公司,德阳 618000
梁恩溥(1996—),男,博士生; E-mail:liangenpu24@163.com
徐乐(1981—),男,博士,正高级工程师; E-mail:xule@nercast.com
收稿:2025-01-21,
修回:2025-03-04,
录用:2025-03-04,
纸质出版:2025-11-30
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梁恩溥,龚学进,徐永锋等.M42及以上12.9级高淬透性42CrMoVNb螺栓钢研制[J].特殊钢,2025,46(06):81-89.
Liang Enpu,Gong Xuejin,Xu Yongfeng,et al.Development of M42 and above 12.9 Grade High Hardenability 42CrMoVNb Bolt Steel[J].Special Steel,2025,46(06):81-89.
梁恩溥,龚学进,徐永锋等.M42及以上12.9级高淬透性42CrMoVNb螺栓钢研制[J].特殊钢,2025,46(06):81-89. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00015.
Liang Enpu,Gong Xuejin,Xu Yongfeng,et al.Development of M42 and above 12.9 Grade High Hardenability 42CrMoVNb Bolt Steel[J].Special Steel,2025,46(06):81-89. DOI: 10.20057/j.1003-8620.2025-00015.
为满足M42及以上12.9级螺栓材料对高淬透性和高强化的需求,在42CrMo钢的基础上,通过化学成分的优化,添加微合金化元素
w
[V]0.22%、
w
[Nb]0.03%,得到的42CrMoVNb钢,利用末端淬火试验探究了42CrMoVNb螺栓钢的淬透性,采用OM表征了42CrMoVNb螺栓钢的显微组织和晶粒大小,借助TEM等手段表征了42CrMoVNb螺栓钢中的析出相,并通过室温拉伸试验测定了42CrMoVNb螺栓钢的力学性能。同时,分析了化学成分对淬透性的影响,研究了热处理工艺对42CrMoVNb螺栓钢的力学性能影响规律,并揭示了化学成分对力学性能影响机制。结果表明,和42CrMo钢相
比,42CrMoVNb螺栓钢中添加的V、Nb元素可以显著提高材料的淬透性,主要原因是V元素通过抑制铁素体的形成和生长速率,提高了奥氏体的稳定性,进而提高了淬透性。同时,利用V、Nb元素形成的碳化物析出强化提高了力学性能,降低了表面硬度波动,使得42CrMoVNb螺栓钢截面力学性能更加均匀。设计的42CrMoVNb螺栓钢经过870 ℃+600 ℃调质处理后满足12.9级螺栓的制造要求,经过870 ℃+500 ℃调质处理后满足14.9级螺栓的制造要求。
In order to meet the high hardenability and strengthening requirements of M42 and above grade 12.9 bolt materials, on the basis of 42 CrMo steel, through chemical composition optimization, the 42CrMoVNb steel was obtained by adding micro-alloying elements
w
[V]0.22% and
w
[Nb]0.03%. The quenability of 42CrMoVNb bolt steel was explored by end quenching test, the microstructure and grain size of 42CrMoVNb bolt steel were characterized by OM, the precipitated phase of 42CrMoVNb bolt steel was characterized by TEM and other means, and the mechanical properties of 42CrMoVNb bolt steel were determined by room temperature tensile test.At the same time, the influence of chemical composition on hardenability properties was analyzed, and the influence of heat treatment process on the mechanical properties of 42CrMoVNb bolt steel was studied, and then the influence mechanism of chemical composition on mechanical properties was revealed. The results show that compared with 42CrMo steel, the addition of V and Nb elements in 42CrMoVNb bolt steel can significantly improve the hardenability of the material. The main reason is that V element inhibits the formation and growth rate of ferrite, improves the stability of austenite, and thus enhances hardenability. At the same time, the precipitation strengthening of carbides formed by V and Nb elements has improved the mechanical properties, reduced surface hardness fluctuations, and made the mechanical properties of 42CrMoVNb bolt steel sections more uniform.The designed 42CrMoVNb bolt steel meets the manufacturing requirements of grade 12.9 bolts after quenching and tempering at 870 ℃+600 ℃, and meets the manufacturing requirements of grade 14.9 bolts aft
er quenching and tempering at 870 ℃+500 ℃.
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