30CrMnSiA屬中碳，強度高，焊接性能較差。30CrMnSiA調(diào)質(zhì)后有很高的強度和足夠的韌性，淬透性也好。調(diào)質(zhì)后該材料做砂輪軸，齒輪，鏈輪都可以。30CrMnSiA具有良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。用于軸類、活塞類零配件等。用于汽車、飛機各種特殊耐磨零配件等。
30CrMnSi合金鋼特性與應(yīng)用
高強度調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，具有很高的強度和韌性，淬 透性較高，冷變形塑性中等，切削加工性能良好， 有回火脆性傾向，橫向的沖擊韌度差，焊接性能較 好，但厚度大于3mm時，先預(yù)熱到150℃ ,焊后熱 處理，一般調(diào)質(zhì)后使用 多用于制造高負載，、高速的各種重要零件，如齒輪、軸、離合器、鏈輪、砂輪軸、軸套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作溫度不高的零件、變載荷的焊接構(gòu)件，如高壓鼓風(fēng)機的葉片、閥板以及非腐蝕管道用管。
牌號：30CrMnSiA 標(biāo)準：GB/T 3077-1988
30CrMnSiA鋼板執(zhí)行標(biāo)準：GB3531-2014
30CrMnSiA執(zhí)行標(biāo)準；國標(biāo)GB/T11251-2009
30CrMnSiA執(zhí)行標(biāo)準：舞陽鋼廠國防國軍標(biāo)準GJB2150A-2005
30CrMnSiA化學(xué)成分：
碳 C ：0.28～0.34
硅 Si：0.90～1.20
錳 Mn：0.80～1.10
硫 S ：允許殘余含量≤0.025
磷 P ：允許殘余含量≤0.025
鉻 Cr：0.80～1.10
鎳 Ni：允許殘余含量≤0.030
銅 Cu：允許殘余含量≤0.025
30CrMnSiA 力學(xué)性能：
抗拉強度σb (MPa)：≥1080(110)
屈服強度σs (MPa)：≥835(85)
伸長率 δ5 (%)：≥10
30CrMnSiA合金結(jié)構(gòu)圓鋼
斷面收縮率ψ (%)：≥45
沖擊功 Akv (J)：≥39
沖擊韌性值αkv (J/cm²)：≥49(5)
硬度 ：≤229HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm
●熱處理規(guī)范及金相組織：
熱處理規(guī)范：淬火880℃，油冷；回火540℃，水冷、油冷。
交貨狀態(tài)
以熱處理（正火、退火或高溫回火）或不熱處理狀態(tài)交貨，交貨狀態(tài)應(yīng)在合同中注明。
它強度高,但屬中碳調(diào)質(zhì)鋼,具有較大的淬透性,因此焊接性能很差。
QPQ 處理工藝是金屬表面改性強化工藝的一種，該工藝是將工件放在氮化鹽和氧化鹽中進行復(fù)合處理，使 C、N 元素同時滲入金屬表面，在工件表面形成由氧化膜、化合物層、擴散層組成的復(fù)合滲層，從而提高工件表面的耐磨性和防腐性。在使用時通常承受較大的外力載荷作用，并且其使用環(huán)境對產(chǎn)品的表面硬度、耐腐蝕性、基體力學(xué)性能都有較高的要求。材料為30CrMnSiA 鋼,其熱處理技術(shù)要求為:調(diào)質(zhì)處理后，硬度 33~38 HRC,力學(xué)性能 950 MPa
≤R≤1200 MPa,850 MPa≤R.≤1050 MPa,A≥9%， Z≥45%，KU,≥39 J;OPO 處理后滲層深度 0.18~
0.25 mm、表面硬度≥800 HV。
在公司 QPQ 生產(chǎn)線產(chǎn)品進行 QPO 處理，研究其表層組織、基體力學(xué)性能和防性能尤為關(guān)鍵。圖1 為封頭產(chǎn)品 QPQ 處理前后的實物圖。
1 試驗材料及方法
1． 1 試驗材料
試驗選用 30 mm 的 30CrMnSiA 圓鋼，化學(xué)成分 見表 1，符合 GB /T 3077—2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》要求，交
貨狀態(tài)為退火態(tài)。
1． 2 試驗方法
將 30 mm 的圓鋼進行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)為 880 ℃ 淬火油冷，510 ℃ 回火水冷，回火后硬度為33 ～ 38 HＲC。再將調(diào)質(zhì)處理后的鋼棒加工成 4 個拉伸試樣、4 個沖擊試樣和 4 個圓形試樣。為了提高試
樣表面 QPQ 處理質(zhì)量，試樣 QPQ 處理前粗糙度為1． 6 μm。然后將 試 樣 依 次 進 行 QPQ 處 理: 清 洗 去 油 → 預(yù) 熱( 370 ℃ × 40 min) →滲氮處理( 490 ℃ × 300 min) →氧化處理( 400 ℃ × 10 min) →清洗去鹽→烘干→浸油。本試驗滲氮爐中基鹽氰酸根( CNO － ) 含量為 36． 4% 。QPQ 處理后的試樣外觀如圖 2 所示。
2 試驗結(jié)果與分析
2． 1 力學(xué)性能分析為了驗證封頭在 QPQ 處理前后力學(xué)性能變化情況，進行了有關(guān)力學(xué)性能試驗。試驗數(shù)據(jù)如表 2 所示。
由表 2 可知: 拉伸、沖擊試樣在 QPQ 處理前后基體的硬度基本沒有發(fā)生變化，仍在 33 ～ 38 HＲC，并且其抗拉強度、屈服強度、伸長率、斷面收縮率、沖擊吸收能量也基本維持不變。從而說明試樣經(jīng)該 QPQ 工藝處理后基體力學(xué)性能沒有發(fā)生影響。
2． 2 顯微組織分析
圖 3 所示為經(jīng) QPQ 處理后的圓形試樣的光學(xué)顯微組織，精磨、拋光后用 4% 的硝酸酒精溶液腐蝕，用顯微硬度計測量了表面滲層 4 個點的硬度，加載砝碼為100 g，表面滲層硬度分別為 842、885、879 和865 HV0． 1。由圖 3( a) 可知: 整個滲層由外向內(nèi)分別為氧化膜、白亮層( 化合物層) 、擴散層。總滲層厚度約 200 μm，其中擴散層厚度約為 150 μm，化合物層厚度約為 20 μm。表面的黑色氧化膜是在氧化處理中形成的，其組織為 Fe3O4，這主要是由于試樣表面的 Fe 元素與氧化鹽浴中 O 元素結(jié)合形成 FeO、Fe2O3，最終形成 Fe3O4，從而提高表面的抗腐蝕性;化合物層在整個滲層中對耐磨性和防腐性起主要作用，在金相顯微鏡下觀察組織特點為白亮層，所以化合物 層 又 稱 為 白 亮 層，其 組 織 主 要 為 Fe2-3 CN 或
Fe3CN，這是由于在 QPQ 滲氮工序中，滲氮鹽浴中 C、 N 元素不斷滲入試樣基體，與鋼中的 Fe 元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成［2，4］。此組織鐵的晶格由體心立方晶格變成密排立方晶格，因而組織具有比較高的硬度; 擴散層是白亮層與基體之間的過渡區(qū)域，在組織觀察中不好確定明確的界限。由圖3( b) 可知: 試樣心部
( 基體) 組織為致密、均勻的回火索氏體，這與試樣回火后硬度 33 ～ 38 HＲC 相吻合。
2． 3 滲層耐腐蝕性能
為了測試 QPQ 處理后滲層的耐腐蝕性能，進行了 中 性 鹽 霧 試 驗。試 驗 依 據(jù) 為 GJB 150． 11A—
2009《軍用設(shè)備實驗室環(huán)境試驗法 第Ⅱ部 分 鹽 霧試驗》。采用 24 h 噴鹽霧和 24 h 干燥兩種狀態(tài)交
替進行，這種試驗方式比連續(xù)噴霧破壞性更大。因為在從噴霧濕潤狀態(tài)到干燥狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中，腐蝕速率更高。 圖 4( a) 為鹽霧試驗前試樣的外表狀態(tài)，采用每半天觀察銹跡情況進行數(shù)據(jù)記錄，從放進鹽霧試驗箱到開始出現(xiàn)銹跡大約 200 h，剛出現(xiàn)銹跡部位在試樣圓形邊緣處，再經(jīng)過大約 48 h 后，試樣表面出現(xiàn)大面積銹跡，如圖 4( b) 試樣所示。
3 結(jié)論
30CrMnSiA 鋼封頭經(jīng) QPQ 處理后，基體硬度及力學(xué)性能變化不大; 滲層深度約為 200 μm、表面硬度達到 840 HV0． 1; 表層組織為 Fe3O4 氧化膜和 Fe2-3CN 或Fe3CN 組織，心部組織為回火索氏體; 經(jīng) QPQ 處理后，30CrMnSiA 鋼封頭中性鹽霧腐蝕時間達到 200 h。
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