1.提出问题。我厂连杆螺钉材质为18Cr2Ni4WA材料，其尺寸如图1所示。自2004年以来，已有几批连杆螺钉冲击韧性不合格。其中，一批炉号为5-33，其化学成分见表1。采用的热处理工艺为：880120分钟，0#柴油冷却；510210分钟，空气冷却。其机械性能数据见表2。还有一批炉号为4-13，其化学成分见表1。采用的热处理工艺为：880120分钟，0#柴油冷却；515210分钟，空冷。其机械性能数据见表3。从化学成分和热处理工艺分析，热处理工艺的变化很小，而两种锻造炉船的产品除磷含量外，化学成分差别很小。然而，在热处理后的机械性能中，冲击韧性值差异很大。5-33锻造连杆螺钉全部不合格，其冲击韧性值比4-13连杆螺钉低50%。2.原因分析影响冲击韧性的主要因素是淬透性差，金相组织不合格，第二类回火脆性，第一类回火脆性是杂质元素含量高造成的。18Cr2Ni4WA材料属于中合金高强度钢，淬透性很好，可以达到100mm以上，所以不存在金相组织不合格的问题。对于第二类回火脆性，我们比较了回火后水冷和空冷，发现冲击韧性变化不大，第二类回火脆性不明显。所以杂质元素含量高是一个重要原因。这些杂质元素形成第一类回火脆性，但铅、锑、锡、砷四种杂质的总量不到0.1%。因此，磷含量高也是影响回火脆性的一个主要原因。《金属的韧性与韧化》这本书里也提到了这个原因。磷对回火脆性的影响远大于其他杂质元素。根据以上统计数据分析，认为18Cr2Ni4WA材料受高磷含量影响的冲击韧性是5-33锻造连杆螺钉热处理后力学性能全部不合格的原因。由于冶炼的原因，部分18Cr2Ni4WA材料中的杂质磷没有很好的控制在较低的水平，达到0.02%以上。当加工产品被加热时，作为脆性夹杂物的磷化物倾向于在奥氏体晶界上偏析，导致晶界合力急剧下降和晶界脆化。当Wp0.02%%时，冲击韧性大大降低，导致产品早期脆性断裂，导致事故发生。3.试验方案：针对冲击韧性不合格的5-33锻造炉，我们制定了三种不同的工艺方案。方案a:亚温淬火工艺。亚温淬火将淬火温度降低到760左右，可以在一定程度上细化晶粒。根据相关资料，亚温淬火可以获得细小的铁素体，在一定程度上可以提高冲击性。同时，由于晶粒细化，晶粒数量增加，磷夹杂物的密度和晶界数量相对减少，有利于冲击韧性的提高。方案b:提高淬火温度的过程。在钢中，磷是有害元素，具有很强的固溶强化作用。一般来说，雨伞是固溶于铁的。磷在提高合金钢强度的同时，也大大降低了钢的韧性。由于磷合金结晶范围宽，磷有严重的偏析倾向(晶界磷含量可达晶体中磷含量的17倍)。因此，通过提高淬火温度，使晶界磷溶解到奥氏体中，晶界磷含量降低，这可以通过用电子显微镜检测晶界磷含量来判断。热处理工艺：910150分钟油冷，510240分钟空冷。方案c:高温正火高温淬火工艺。工艺为9504h正火，910150min油冷，512240min空冷。从试验结果来看，灭弧确实有一定的效果，这说明
(2)提高淬火温度。如果提高不合格连杆螺钉的淬火温度，连杆螺钉的冲击韧性将大大提高。其机械性能如表5所示。(3)高温正火和高温淬火不合格的连杆螺钉经过高温正火和高温淬火热处理后，连杆螺钉的冲击韧性值显著提高。其机械性能如表6所示。上述试验结果表明，提高淬火温度可以大幅度提高连杆螺钉的冲击韧性；高温正火后，更多的晶界磷可以溶解到奥氏体中，从而更有效地降低回火索氏晶界磷含量，进一步提高冲击韧性值。5.金相分析：分析高温正火和淬火后产品的晶粒度和显微组织，与880淬火后的产品相比，两种产品的晶粒度均为7.5；金相组织为正常均匀回火索氏体(见图2和图3)。6.结论通过试验和生产验证，高温正火和高温淬火工艺可以显著提高Wp0.02%的连杆螺钉的冲击韧性值。通过改进工艺，产品热处理后的一次合格率明显提高，从而节约了大量的能源和其他消耗。采用950正火，910淬火，512回火的工艺，加工了10000多个连杆螺钉，全部合格，使价值约80万元的产品免于报废。
