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随着我国高速铁路的快速发展,对紧固件用钢的要求也越来越高,根据国家“十三五”规划,我国未来仍将大力发展高速轨道交通,对高端紧固件的需求量很大,但是我国的紧固件用钢现在正处于低端产能过剩,高端产能不足的状态,对紧固件用钢的研究非常必要。本文选取高强度紧固件用42CrMo钢作为研究对象,通过向钢中加入合金元素V、Cr来提升钢的强度,分析合金元素加入后钢组织的变化和回火温度改变对钢力学性能和组织的影响;通过电渣重熔改善钢的纯净度,研究钢中夹杂物对钢的冲击韧性的影响;研究重熔后的高强42CrMo钢连续冷却过程中的相变,并制定出合理的热处理工艺。(1)42CrMo钢中加入合金元素V后,抗拉强度和屈服强度均有所提高,合金V的含量控制在0.38%时,钢的力学性能达到最佳,此时钢的回火温度应控制在600℃,钢的组织为回火索氏体,主要析出物为铬的碳化物和钒的碳化物,这些弥散分布的碳化物影响着钢的力学性能。(2)42CrMo钢中加入合金元素Cr的量控制在2.0%时,钢的力学性能最好,此时钢的回火温度应控制在560℃,钢的组织为回火索氏体,钢中主要析出物为铬的碳化物。这些碳化物的分布和尺寸影响着42CrMo钢的力学性能。(3)通过对42CrMo钢进行电渣重熔实验后发现,电渣重熔能够很好的降低钢中夹杂物的数目,尤其是大型夹杂物的数目,实验所采用的渣系对电渣重熔的结果影响较大,70%CaF2-30%Al2O3渣系的夹杂物去除率要比60%CaF2-20%CaO-20%Al2O3渣系的夹杂物去除率高,两种渣系对不同种类的夹杂物有着不同的去除效果,60%CaF2-20%CaO-20%Al2O3渣系对氧化铝类夹杂物去除能力较低,70%CaF2-30%Al2O3渣系对钢中的氧化铝类夹杂、硅酸盐类夹杂和环状氧化物夹杂的去除效果明显,夹杂物尺寸和数目的优化能够有效提升42CrMo钢的低温冲击韧性。(4)通过热膨胀法绘制了重熔后42CrMo钢的CCT曲线。实验得到了42CrMo钢在不同冷速下的凝固组织,42CrMo钢冷速为0.1℃/s、0.5℃/s时,42CrMo钢中组织为铁素体和珠光体;冷速为1℃/s时,42CrMo钢中组织主要为贝氏体;冷速为5℃/s、10℃/s时,42CrMo钢中组织为少量贝氏体和马氏体。根据高强度42CrMo钢的连续冷却相变结果可知,在生产高强度42CrMo钢时,轧制后应采用缓冷工艺,工业调质淬火时应采用油冷。