摘要：ZG32CrNiMo非现有牌号，通过在熔炼过程中调整Cr、Ni含量使ZG32CrNiMo经不同热处理后的硬度和低温冲击韧性等指标达到三种不同钻机零件的服役条件要求。
关键词：ZG32CrNiMo 强韧性 低温冲击韧性
1 引言
某公司接受出口钻机零件定单，共三种零件，要求材料为ZG32CrNiMo，其中零件Ⅰ要求硬度HB 480-520、αK>15 J/cm2(-20℃)；零件Ⅱ要求HB 270-320、αK >20 J/cm2(-20℃)；零件Ⅲ要求HB 229-285、αK >20 J/cm2(-20℃)。ZG32CrNiMo非现有牌号，合同要求ZG32CrNiMo由20CrNiMo加C并适当调整Cr、Ni含量而得。本文通过试验优选各元素含量，设计出一种合金，经不同热处理其性能可同时达到上述三种产品的合同要求。
2 试样
设计熔炼A、B、C三种成分的合金，合金A保持20CrNiMo的合金元素含量，只增加C含量至0.33％，合金B与合金C除增C含量至0.33％外，分别改变Cr、Ni含量。合金B设计为高Cr成分，Cr含量至0.92％；合金C设计为高Ni成分，Ni含量至0.95％；其他主要合金成分如Mo、Mn保持不变。熔炼后经化学分析，各合金成分见表1。合金先浇铸成标准试块，再加工成标准夏比V型缺口冲击试样。
淬火车间
3 试验方法及结果
3．1淬火试验
因现有牌号中无ZG32CrNiMo这一牌号，经查阅现有牌号，ZG30CrNiMo最接近ZG32CrNiMo，前者的淬火温度为850℃：，可推知ZG32CrNiMo的淬火温度应在800～900℃之间，在825～895℃之间，每隔10℃作为一个淬火温度，共八个温度进行淬火试验，淬火硬度如表2及图1所示。图1显示：三个合金的淬火硬度峰值都在855℃。因此选择855℃淬火进行下面的试验。
3．2淬火回火试验
采用855℃对A、B、C三种合金进行淬火，在200℃～700℃区间内，选取了十一个回火温度进行回火试验，回火硬度见表3及图2。
3．3低温冲击试验
试样在855℃淬火，分别在200、250、300、350、400、500、600℃回火，回火后将试样放入盛有酒精的保温瓶中，徐徐加入液氮，当温度降到-23℃时，控制液氮的加入量，保持恒温，保温十分钟后迅速取出试样进行冲击试验，试验结果如表4及图3。
4 结果分析
由淬火硬度看三种合金均在855℃达到最大值，分别为HRC56.8 HRC56.9、HRC56.7相差不大，由冲击韧性结果可见，高Ni含量的合金C韧性明显高于合金A、B，在350℃三种合金均发生回火脆性，在此之前300℃回火只有合金C的冲击韧性(αK =16.1 J/cm2)达到零件Ⅰ的要求(αK≥15 J/cm2)，在此温度回火，合金C的硬度为HB 495，也满足零件Ⅰ的硬度(HB 480-520)要求。合金C在600℃以上回火，冲击韧性αK≥21.9 J/cm2，可满足零件Ⅱ及Ⅲ的要求(αK≥20 J/cm2)，而在650℃及680℃回火可分别达到零件Ⅱ及Ⅲ的硬度要求。此回火温度远远高于600℃，由此可见，合金C在855℃淬火、经不同温度回火可分别满足零件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的服役条件要求。而合金A、B不能同时满足三种零件的服役要求。
5 结论
1)成分为C-0.33％、Cr-0.48％、Ni-0.95％、Mo-0.28％、Mn-0.66％的合金经不同热处理后可同时满足三种钻机零件的服役要求。
2)此合金在855℃淬火、300℃回火可满足零件Ⅰ硬度HB 485-520，αK≥15 J/cm2(-20℃)的技术要求。
3)此合金在855℃淬火、650℃回火可满足零件Ⅱ硬度HB 269-321、αK≥20 J/cm2(-20℃)的技术要求。
4)此合金在855℃淬火、680℃回火可满足零件Ⅲ硬度HB 229-285、αK≥20 J/cm2(-20℃)的技术要求。
