摘要：選用不同的電流頻率對新型Q235La0.1Ti0.1建筑鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了高頻感應(yīng)熱處理。對材料進(jìn)行顯微組織、力學(xué)性能和耐磨損性能的測試與分析，結(jié)果顯示，材料的力學(xué)性能和耐磨損性能，隨電流頻率增加先提高后降低。與150 kHz電流頻率相比，采用200 kHz電流頻率時的材料抗拉強(qiáng)度增加18%，屈服強(qiáng)度增加11%，斷后伸長率增加11%，磨損體積減小56%;采用250 kHz電流頻率時的材料抗拉強(qiáng)度減小5%，屈服強(qiáng)度減小4%，斷后伸長率減小5%，磨損體積增大21%，優(yōu)選材料高頻感應(yīng)熱處理的電流頻率為200 kHz。

　　關(guān)鍵詞：高頻感應(yīng)熱處理;建筑鋼結(jié)構(gòu)材料;電流頻率;力學(xué)性能;耐磨損性能

　　1試驗(yàn)材料與方法

　　1.1試驗(yàn)材料及熱處理工藝

　　試驗(yàn)材料為熱軋態(tài)新型Q235La0.1Ti0.1建筑鋼結(jié)構(gòu)材料，試樣尺寸為中10mmx 100mm。采用Q8型直讀光譜儀和TY2000型微量硫磷分析儀對試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，w%)為：0.165C1.392Mn0.3375і，.0.032P，0.029S.0.098La 0.093тi.余量Fe試樣的熱處理工藝如圖1所示。高頻感應(yīng)淬火時加熱溫度為900℃，保溫時間為10s。淬火介質(zhì)采用自來水，自來水水壓為0.2~0.3 MPa，水溫(20±5)℃。淬火冷卻方式采用噴射冷卻，冷卻時間10s為提高試樣的冷卻均勻性，避免出現(xiàn)點(diǎn)狀裂紋，冷卻過程中使試樣不斷旋轉(zhuǎn)。

　　1.2試驗(yàn)方法

　　經(jīng)線切割和金相制樣、浸蝕后，采用C2003A型金相顯微鏡進(jìn)行試樣的顯微組織觀察，并結(jié)合Image pro plus軟件計(jì)算平均晶粒尺寸。試樣的力學(xué)性能在WD-200D型電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試，測試溫度為室溫;并用JSM6510型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察試樣的拉伸斷口形貌。試樣的耐磨損性能在GB3960型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試，測試溫度為室溫，測試主要參數(shù)為：磨損載荷為100N、磨輪轉(zhuǎn)速250 r/min、摩擦磨損時間10 min、相對滑動速度90mm/min，對試樣進(jìn)行磨損試驗(yàn)后，用C2003A型金相顯微鏡觀察試樣的表面形貌。

　　2試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　2.1顯微組織

　　對新型Q235La0.1Ti0.1建筑鋼結(jié)構(gòu)材料試樣進(jìn)行不同電流頻率的高頻感應(yīng)熱處理后，其顯微組織如圖2所示，試樣的平均晶粒尺寸如圖3所示。由圖2~3可知，不同電流頻率的高頻感應(yīng)熱處理后材料的顯微組織和晶粒尺寸不同。隨著電流頻率從150 kHz增加至250 kHz，材料的回火馬氏體組織先細(xì)化后粗化，材料的平均晶粒尺寸從45 um先減小至32um，再增大至53 um。與150kHz高頻感應(yīng)熱處理相比，200 kHz高頻感應(yīng)熱處理后的材料平均晶粒尺寸減小了29%，250 kHz高頻感應(yīng)熱處理后的材料平均晶粒尺寸增大了18%。從細(xì)化回火馬氏體考慮，優(yōu)選高頻感應(yīng)熱處理的電流頻率為200kHz。

　　2.2力學(xué)性能

　　高頻感應(yīng)熱處理后試樣的力學(xué)性能如圖4所示。由圖4可看出，采用不同的高頻感應(yīng)淬火電流頻率，材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)出明顯的差異。隨著電流頻率從150kHz增加至250 kHz，材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和斷后伸長率均呈現(xiàn)明顯的先增加后減小的變化趨勢。與150kHz高頻感應(yīng)熱處理相比，200 kHz高頻感應(yīng)熱處理的材料抗拉強(qiáng)度從493 MPa增加至582 MPa，增加了18%;屈服強(qiáng)度從292 MPa增加至324 MPa，增加了11%;斷后伸長率從29.6%增加至32.8%，增加了11%，250kHz高頻感應(yīng)熱處理的材料抗拉強(qiáng)度從493 MPa減小至469 MPa，減小了5%;屈服強(qiáng)度從292 MPa減小至281 MPa，減小了4%;斷后伸長率從29.6%減小至28.2%，減小了5%。

　　2.3耐磨損性能

　　高頻感應(yīng)熱處理試樣的耐磨損性能結(jié)果如圖6所示。磨損體積越大，耐磨損性能越差;磨損體積越小，耐磨損性能越好。從圖6可看出，采用不同電流頻率的高頻感應(yīng)熱處理，材料的磨損體積呈現(xiàn)出明顯的差異。隨電流從150kHz增加至250kHz，材料的磨損體積呈現(xiàn)明顯的先較小后增大的變化趨勢。與150 kHz高頻感應(yīng)熱處理相比，200 kHz高頻感應(yīng)熱處理的材料磨損體積從73x10-mm減小至32x10mm'，減小了56%;250 kHz高頻感應(yīng)10-"mm，增大了21%。圖7是磨損試驗(yàn)后試樣的表面形貌。與150kHz高頻感應(yīng)熱處理相比，200kHz高頻感應(yīng)熱處理的材料表面磨損現(xiàn)象明顯減輕，無明顯的脫皮或較深的磨痕;250 kHz高頻感應(yīng)熱處理的材料表面磨損加劇，出現(xiàn)更多的脫皮和更深的磨痕。

　　3結(jié)論

　　(1)選用不同電流頻率的高頻感應(yīng)熱處理工藝，新型Q235La0.1Ti0.1建筑鋼結(jié)構(gòu)材料熱處理后的顯微組織、平均粒尺寸明顯差異。與150kHz高頻感應(yīng)熱處理相比，200kHz高頻感應(yīng)熱處理后材料的平均晶粒尺寸減小29%;250 kHz高頻感應(yīng)熱處理后材料的平均晶粒尺寸增大18%。

　　(2)A高感火電流頻率從150 kHz增加至250kHz，新型Q235La0.1Tr.0.1建筑鋼結(jié)構(gòu)材料熱處理后的力學(xué)性能和耐磨損性能均呈現(xiàn)明顯的先提高后降低的變化趨勢。與150 kHz高頻感應(yīng)熱處理相比，200 KHz高頻感應(yīng)熱處理后材料的抗拉強(qiáng)度增加18%，屈服強(qiáng)度增加11%，斷后伸長率增加11%，磨損體積減小56%;250 kHz高頻感應(yīng)熱處理后材料的抗拉強(qiáng)度減小5%，屈服強(qiáng)度減小4%，斷后伸長率減小5%，磨損體積增大21%.

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]同竹玲，熱處理對輕型鋼結(jié)構(gòu)材料性能影響的分析[.熱加工工藝，2014，43(18)：159-162.

　　[2]石東，張利梅，等離子噴涂對建筑鋼結(jié)構(gòu)材料的耐磨和耐蝕性能影響[J].熱加工工藝，2013，42(22)：122-124.

　　《高頻感應(yīng)熱處理對建筑鋼結(jié)構(gòu)材料性能的影響研究》來源：《熱加工工藝》，作者：王 恒 *， 谷 延霞。