16mn工字钢

　　真空热处理与普通热处理相比有许多突出的特点，如可防止表面氧化、脱碳；淬火变形小；工艺的稳定性、重复性好；操作安全、自动化程度高、工作环境好等。随着要求越来越高，16mn工字钢的真空热处理受到越来越多的关注。　

　　16mn工字钢具有淬透性好、硬度高、耐磨性好、热处理变形小等优点，常用于制作承受重负荷、生产批量大、形状复杂的冷作模具。但该钢在使用过程中容易出现脆性大等问题。研究表明，改善16mn工字钢中碳化物的形态和分布可有效改善材料韧性。常见的工艺有锻造预热淬火、固溶双细化工艺、降温淬火、等温淬火等。其中固溶双细化处理是利用热处理方式，使碳化物细化、棱角圆整化，同时使奥氏体晶粒超细化。其工艺的主要措施是高温固溶和循环细化。高温固溶可以改善碳化物的形态和粒度；循环细化的目的在于使奥氏体晶粒超细化。

　　本实验所用16mn工字钢的化学成分如表1所示。试样用线切割加工成标准无缺口冲击试样（10mm×10mm×55mm，每组3件）、抗弯试样（5mm×5mm×35mm，每组3件）和磨损试样（10mm×10mm×10mm）。

　　采用固溶双细化处理（1120℃油淬+760℃回火+960℃油淬）作为材料的预备热处理，而后将试样分成两组，一组进行真空热处理，另一组进行普通热处理。两组采用相同的淬火温度，即1030℃加热、油淬。16mn工字钢真空热处理在ZYC2-65型双室油气淬真空炉中进行（800℃预热，真空度2.5Pa）；普通热处理在SX2-12-16实验用高温箱式炉进行。将经真空热处理和普通热处理的试样放入SX2-4-10型中温电阻炉中进行两次回火，温度为400℃，回火结束后出炉空冷。

　　用XJP-6型金相显微镜观察组织，HR-150A型洛氏硬度计测定硬度，用JB-W300型冲击试验机测量冲击韧度，用WDW-50型微机控制电子式万能试验机测量抗弯强度，用M-2000型摩擦磨损试验机测量耐磨性，SU1510型扫描电镜观察断口形貌。

　　结果表明：由于组织中碳化物以粒状均匀地分布于基体中，16mn工字钢经真空热处理后，材料的冲击韧度、抗弯强度、耐磨性均高于普通热处理。其冲击韧度、抗弯强度分别达到8.347J·cm-2和1732.6MPa，相对于普通热处理，分别提高57.6%和16.9%。

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