2024年4月14日发(作者：续白卉)
行业发展
I
ndustry development
热处理工艺对SWRH82B钢的组织及硬度的影响
张 栋
（河钢集团唐钢公司 中厚板材有限公司，河北 唐山 063600）
本文通过淬火温度、淬火保温时间的变化，研究了SWRH82B钢的组织及硬度，并作出了相应的分析。通过对金相组织
摘 要：
的观察发现，淬火温度和淬火保温时间对原始奥氏体晶粒的尺寸和碳化物的形态及分布影响显著。高温有利于奥氏体的均匀化，
但是对原奥氏体晶粒的尺寸控制不利，过长的保温时间导致碳化物过多的溶解入奥氏体，对碳化物的形态控制不利。
SWRH82B钢；奥氏体；马氏体；硬度
关键词：
TG142.1 A 11-5004（2020）24-0015-2
中图分类号：文献标识码：文章编号：
SWRH82B钢是金属行业使用的重要材料之一（后文简称
82B）。因此，82B钢的质量优劣倍受人们关注，但随着高碳硬线
的使用数量不断增加范围不断变大，硬线盘条的性能要求也在
不断的提高，原来的生产的82B硬线盘条的性能已不能满足需
求
[1]
。
本研究的目的是系统地分析热处理工艺对82B钢组织及性
能的影响，从而确定出一种性能好，能源利用率高的热处理工
艺。从而在一定层度上改良生产工艺，生产出性能更好的钢铁产
品，并且在一定层度上降低能耗，以达到降低成本的目的。
1 实验材料与工艺
1.1
实验材料
82B钢是一种典型的高碳钢，也是一种含碳量接近共析钢过
共析钢。国内生产的82B钢中除C、Si、Mn、P、S等元素之外有
些生产厂家还会加入Cr、V、Al、Cu等元素]。Cr可以细化晶粒，
提高钢的淬透性，还会提高82B钢的索氏体化率。V起到细化晶
粒的作用。Al起到脱氧和提高硬度的作用，Cu是非碳化物形成
元素，可以阻碍晶粒长大
[2]
。
1.2
热处理工艺
本实验分别采用1000℃保温10min、30min、60min淬火和
900℃保温10min、30min、60min淬火，以及900℃保温60min淬
火后600℃、400℃、200℃保温120min回火。
图1 SWRH82B原始组织及热处理之后的组织
收稿日期：
2020-12
作者简介：
张栋，男生于1992年，内蒙古自治区包头市人，汉族，助理工程师，
本科，研究方向：冶金类。
2 实验结果与分析
2.1
82B钢的原始组织及性能
图a为索氏体，这类组织一般由正火或退火得到，具有易于
加工的优点。82B钢原始组织的硬度为洛氏硬度值HRB95。
2.2
淬火温度对82B钢的组织及性能的影响
2.2.1
仅淬火条件下淬火温度的影响
本实验中应用的材料为82B钢，82B钢水淬淬后得到的组织
为马氏体组织。
图b，c为82B钢不同淬火温度下的组织图。图b是900℃水
淬后的82B组织图，该组织为马氏体，图c为1000℃水淬后的马
氏体组织。图a的晶粒更小，是由于淬火温度升高，原始奥氏体
长得更大，淬火时马氏体只能在晶界与晶内位错集中区域形核。
经测得900℃淬火后82B的硬度为59.5,1000℃淬火后82B的
硬度为58.4。结果表明：在一定温度范围内随着淬火温度的增
加，82B钢的硬度降低
[3]
。
2.2.2
淬火加高温回火淬火温度的影响
图d的淬火温度为900℃水淬保温60min保温60min600℃
回火保温120min，图o为1000℃水淬保温60min，600℃回火保
温120min。此类工艺产生的组织为回火索氏体。上图可以看出
图d的晶粒比图e更小。在同种组织中，晶粒越小材料的性能就
会越好。在图d看不到粗大的碳化物颗粒。只有细小的碳化物，
马氏体已经完全分解为碳化物颗粒与铁素体，残余奥氏体也分
解为铁素体和碳化物
[4]
。图o组织为回火索氏体，图中白色部分
为细小的碳化物。这些细小的碳化物的来源是淬火后过饱和马
氏体中的碳在回火转化为回火索氏体的过程中析出的。经测得
82B钢的硬度随着淬火温度的升高略有降低。原因是淬火温度越
高，原始奥氏体晶粒越大，淬火后马氏体晶粒越大。淬火温度从
900℃上升到1000℃，材料的硬度从HRC30.1下降到HRC20.3。
2.2.3
淬火加中文回火淬火温度的影响
图i900℃水淬保温60min，图n1000℃淬火保温时间60min。
i、n均为水淬，回火温度400℃保温120min。图i、n的组织为回
火托氏体，图i中可以看到细小均匀的白色碳化物颗粒，与图
n相比图A的晶粒更加细小，并且碳化物的分布也更加均匀。
通过洛氏硬度计测得不同淬火温度下中温回火后的82B钢淬
火温度从900℃上升到1000℃，材料的硬度从HRC48.7下降到
HRC37.1。
2.2.4
淬火加低温回火淬火温度的影响
图k工艺为900℃水淬保温30min，图m工艺为1000℃水淬
保温30min。回火温度为200℃，回火保温时间为120min。图k、
m的组织为回火马氏体，在图中可以看到图m分布着许多细小
的白色碳化物颗粒，而图k的碳化物却很少。并且可以看出图m
的晶粒比图k大很多。图k的组织比图m细小的多，原因是随着
15
I
ndustry development
行业发展
淬火温度的升高，奥氏体晶粒得到更加充分的溶解，奥氏体溶解
时碳化物同样也在溶解，在淬火时没有了原始奥氏体组织和碳
化物的阻碍，淬火得到的晶粒可以更充分的长大。图k组织中的
碳化物分布均匀，这是由于碳化物的析出位置决定的。在一定温
度范围内随着淬火温度的升高，材料的晶粒度变小。淬火温度从
900℃上升到1000℃，洛氏硬度从58.4下降到了48.3。
2.3
淬火保温时间对82B钢组织及性能的影响
对于材料来说，任何一种热处理工艺的改变都可能会引起
材料组织和性能的改变，淬火保温时间当然也不例外。
2.3.1
仅淬火时淬火保温时间的影响
图d为900℃保温10min水淬然后600℃回火保温两个小时
后炉冷的金相组织。该组织图中的组织是回火索氏体，从图中可
以看出组织有很大的碳化物颗粒，回火索氏体以及残余奥氏体。
其中白色的部分为碳化物，黑色部分为回火索氏体。这些碳化物
颗粒主要是由于保温时间短，样品没有完全奥氏体化，从而残留
了许多碳化物颗粒，导致组织中整体布满特别大的碳化物颗粒，
还有部分是由于淬火后的过饱和马氏体中的碳在回火转化为回
火索氏体的过程中析出的
[6]
。由图中可以看出，马氏体已经完全
分解为碳化物颗粒与铁素体，残余奥氏体也分解为铁素体和碳
化物。具有良好的韧性、塑性和较高的强度。
2.3.2
淬火加高温回火淬火保温时间的影响
图e是900℃保温30min水淬600℃高温回火后炉冷的82B金
相组织，与图d相比，图e明显粗大的碳化物少了许多，晶粒更
大一点。图中的组织主要是回火索氏体，具有良好的综合性能，
但是图中还有部分粗大碳化物，导致钢件的力学性能下降
[5]
。
图f是900℃保温60min水淬600℃高温回火保温两个小时
炉冷的82B钢的金相组织图，在图中几乎看不到粗大的碳化物
颗粒。反而出现了许多细小的碳化物，晶粒也比图e更大。
其他变量不变时82B钢的硬度随着淬火保温时间的增加而
降低。原因是淬火保温时间增加使奥氏体得到充分的长大，淬火
后组织的晶粒度也随之减小。所以淬火保温时间增加，材料硬
度降低。在实验过程中由于实验样品较小，在淬火保温时间为
10min时可能已经完成了奥氏体形成的前三个阶段，随着淬火保
温时间的增加，奥氏体成分得到了更好的均匀化，使得淬火后的
马氏体组织成分更加均匀，这又提高的材料的力学性能
[3]
。淬火
温度从10min增加到60min硬度却从34.0下降到了30.1。
2.3.3
淬火加低温回火淬火保温时间的影响
图j为900℃保温10min水淬然后200℃回火保温两个小时后
炉冷的金相组织。该组织图中的组织是回火马氏体，从图中可以
看出组织有较大的碳化物颗粒。这些粗大的碳化物颗粒主要是由
于保温时间短，试样没有完全奥氏体化，成分没有完全均匀化，
从而残留了许多碳化物颗粒，导致组织中整体布满特别大的碳化
物颗粒，还有部分是由于淬火后的过饱和马氏体中的碳在回火转
化的过程中析出的
[6]
。由图中可以看出，碳化物的颗粒大且分布
不均。但组织中的马氏体颗粒细小，给材料带来了细晶强化。
图k是900℃保温30min水淬200℃低温回火后炉冷的82B
金相组织，与图j相比，图k粗大的碳化物明显小了许多，并且
碳化物颗粒分布均匀。晶粒比图j稍大一点，但是图中还有部分
粗大碳化物。图中的主要组织是硬度很高的回火马氏体
[6]
。
图i是900℃保温60min水淬200℃低温回火保温两个小时炉
冷的82B钢的金相组织图。与图j、k的组织相比，图i中的组织晶
粒粗大，这是由于淬火保温时间长，原始组织完全转化为奥氏体
并且奥氏体晶粒得到充分的长大，新相马氏体在原奥氏体晶界处
形成，奥氏体晶粒长大直接影响了淬火后马氏体的晶粒大小
[5]
。
16
经测得900℃淬火保温时间为10min、30min、60min低温回
火后82B的洛氏硬度分别为60.5、59.7、58.4。淬火保温时间的延
长可以使材料组织进一步均匀化从而减少原始组织中的碳化物
对材料性能的影响，但淬火保温时间的增加同时也减小了奥氏
体的晶粒度，降低了材料的硬度。
2.3.4
淬火加中温回火淬火保温时间的影响
图g为900℃保温10min水淬后400℃回火保温两个小时后炉
冷的金相组织。该图中的组织是回火托氏体，从图中可以看出组
织有较大的碳化物颗粒。这些粗大的碳化物颗粒主要是由于保温
时间短，样品没有完全奥氏体化，从而残留了许多碳化物颗粒，
导致组织中整体布满特别大的碳化物颗粒，还有部分是由于淬火
后的过饱和马氏体中的碳在回火转化的过程中析出的。由图中可
以看出，碳化物的颗粒大且分布不均匀，但其晶粒度较高。
图h是900℃保温30min水淬400℃中温回火后炉冷的82B组
织，与图g相比，图h碳化物明显小了许多，并且碳化物颗粒分
布均匀。晶粒比图g稍大一点，但是图中还有少量较大碳化物。
图i是900℃保温60min水淬400℃中温回火保温两个小时炉
冷的82B钢的金相组织图。与图g、h的组织相比，图i中的组织
晶粒更粗大。淬火保温时间对材料组织的影响是在一定保温时
间范围内，随着保温时间的增加，新相中的碳化物颗粒变小，但
新相晶粒会长大
[7]
。
2024年4月14日发(作者：续白卉)
行业发展
I
ndustry development
热处理工艺对SWRH82B钢的组织及硬度的影响
张 栋
（河钢集团唐钢公司 中厚板材有限公司，河北 唐山 063600）
本文通过淬火温度、淬火保温时间的变化，研究了SWRH82B钢的组织及硬度，并作出了相应的分析。通过对金相组织
摘 要：
的观察发现，淬火温度和淬火保温时间对原始奥氏体晶粒的尺寸和碳化物的形态及分布影响显著。高温有利于奥氏体的均匀化，
但是对原奥氏体晶粒的尺寸控制不利，过长的保温时间导致碳化物过多的溶解入奥氏体，对碳化物的形态控制不利。
SWRH82B钢；奥氏体；马氏体；硬度
关键词：
TG142.1 A 11-5004（2020）24-0015-2
中图分类号：文献标识码：文章编号：
SWRH82B钢是金属行业使用的重要材料之一（后文简称
82B）。因此，82B钢的质量优劣倍受人们关注，但随着高碳硬线
的使用数量不断增加范围不断变大，硬线盘条的性能要求也在
不断的提高，原来的生产的82B硬线盘条的性能已不能满足需
求
[1]
。
本研究的目的是系统地分析热处理工艺对82B钢组织及性
能的影响，从而确定出一种性能好，能源利用率高的热处理工
艺。从而在一定层度上改良生产工艺，生产出性能更好的钢铁产
品，并且在一定层度上降低能耗，以达到降低成本的目的。
1 实验材料与工艺
1.1
实验材料
82B钢是一种典型的高碳钢，也是一种含碳量接近共析钢过
共析钢。国内生产的82B钢中除C、Si、Mn、P、S等元素之外有
些生产厂家还会加入Cr、V、Al、Cu等元素]。Cr可以细化晶粒，
提高钢的淬透性，还会提高82B钢的索氏体化率。V起到细化晶
粒的作用。Al起到脱氧和提高硬度的作用，Cu是非碳化物形成
元素，可以阻碍晶粒长大
[2]
。
1.2
热处理工艺
本实验分别采用1000℃保温10min、30min、60min淬火和
900℃保温10min、30min、60min淬火，以及900℃保温60min淬
火后600℃、400℃、200℃保温120min回火。
图1 SWRH82B原始组织及热处理之后的组织
收稿日期：
2020-12
作者简介：
张栋，男生于1992年，内蒙古自治区包头市人，汉族，助理工程师，
本科，研究方向：冶金类。
2 实验结果与分析
2.1
82B钢的原始组织及性能
图a为索氏体，这类组织一般由正火或退火得到，具有易于
加工的优点。82B钢原始组织的硬度为洛氏硬度值HRB95。
2.2
淬火温度对82B钢的组织及性能的影响
2.2.1
仅淬火条件下淬火温度的影响
本实验中应用的材料为82B钢，82B钢水淬淬后得到的组织
为马氏体组织。
图b，c为82B钢不同淬火温度下的组织图。图b是900℃水
淬后的82B组织图，该组织为马氏体，图c为1000℃水淬后的马
氏体组织。图a的晶粒更小，是由于淬火温度升高，原始奥氏体
长得更大，淬火时马氏体只能在晶界与晶内位错集中区域形核。
经测得900℃淬火后82B的硬度为59.5,1000℃淬火后82B的
硬度为58.4。结果表明：在一定温度范围内随着淬火温度的增
加，82B钢的硬度降低
[3]
。
2.2.2
淬火加高温回火淬火温度的影响
图d的淬火温度为900℃水淬保温60min保温60min600℃
回火保温120min，图o为1000℃水淬保温60min，600℃回火保
温120min。此类工艺产生的组织为回火索氏体。上图可以看出
图d的晶粒比图e更小。在同种组织中，晶粒越小材料的性能就
会越好。在图d看不到粗大的碳化物颗粒。只有细小的碳化物，
马氏体已经完全分解为碳化物颗粒与铁素体，残余奥氏体也分
解为铁素体和碳化物
[4]
。图o组织为回火索氏体，图中白色部分
为细小的碳化物。这些细小的碳化物的来源是淬火后过饱和马
氏体中的碳在回火转化为回火索氏体的过程中析出的。经测得
82B钢的硬度随着淬火温度的升高略有降低。原因是淬火温度越
高，原始奥氏体晶粒越大，淬火后马氏体晶粒越大。淬火温度从
900℃上升到1000℃，材料的硬度从HRC30.1下降到HRC20.3。
2.2.3
淬火加中文回火淬火温度的影响
图i900℃水淬保温60min，图n1000℃淬火保温时间60min。
i、n均为水淬，回火温度400℃保温120min。图i、n的组织为回
火托氏体，图i中可以看到细小均匀的白色碳化物颗粒，与图
n相比图A的晶粒更加细小，并且碳化物的分布也更加均匀。
通过洛氏硬度计测得不同淬火温度下中温回火后的82B钢淬
火温度从900℃上升到1000℃，材料的硬度从HRC48.7下降到
HRC37.1。
2.2.4
淬火加低温回火淬火温度的影响
图k工艺为900℃水淬保温30min，图m工艺为1000℃水淬
保温30min。回火温度为200℃，回火保温时间为120min。图k、
m的组织为回火马氏体，在图中可以看到图m分布着许多细小
的白色碳化物颗粒，而图k的碳化物却很少。并且可以看出图m
的晶粒比图k大很多。图k的组织比图m细小的多，原因是随着
15
I
ndustry development
行业发展
淬火温度的升高，奥氏体晶粒得到更加充分的溶解，奥氏体溶解
时碳化物同样也在溶解，在淬火时没有了原始奥氏体组织和碳
化物的阻碍，淬火得到的晶粒可以更充分的长大。图k组织中的
碳化物分布均匀，这是由于碳化物的析出位置决定的。在一定温
度范围内随着淬火温度的升高，材料的晶粒度变小。淬火温度从
900℃上升到1000℃，洛氏硬度从58.4下降到了48.3。
2.3
淬火保温时间对82B钢组织及性能的影响
对于材料来说，任何一种热处理工艺的改变都可能会引起
材料组织和性能的改变，淬火保温时间当然也不例外。
2.3.1
仅淬火时淬火保温时间的影响
图d为900℃保温10min水淬然后600℃回火保温两个小时
后炉冷的金相组织。该组织图中的组织是回火索氏体，从图中可
以看出组织有很大的碳化物颗粒，回火索氏体以及残余奥氏体。
其中白色的部分为碳化物，黑色部分为回火索氏体。这些碳化物
颗粒主要是由于保温时间短，样品没有完全奥氏体化，从而残留
了许多碳化物颗粒，导致组织中整体布满特别大的碳化物颗粒，
还有部分是由于淬火后的过饱和马氏体中的碳在回火转化为回
火索氏体的过程中析出的
[6]
。由图中可以看出，马氏体已经完全
分解为碳化物颗粒与铁素体，残余奥氏体也分解为铁素体和碳
化物。具有良好的韧性、塑性和较高的强度。
2.3.2
淬火加高温回火淬火保温时间的影响
图e是900℃保温30min水淬600℃高温回火后炉冷的82B金
相组织，与图d相比，图e明显粗大的碳化物少了许多，晶粒更
大一点。图中的组织主要是回火索氏体，具有良好的综合性能，
但是图中还有部分粗大碳化物，导致钢件的力学性能下降
[5]
。
图f是900℃保温60min水淬600℃高温回火保温两个小时
炉冷的82B钢的金相组织图，在图中几乎看不到粗大的碳化物
颗粒。反而出现了许多细小的碳化物，晶粒也比图e更大。
其他变量不变时82B钢的硬度随着淬火保温时间的增加而
降低。原因是淬火保温时间增加使奥氏体得到充分的长大，淬火
后组织的晶粒度也随之减小。所以淬火保温时间增加，材料硬
度降低。在实验过程中由于实验样品较小，在淬火保温时间为
10min时可能已经完成了奥氏体形成的前三个阶段，随着淬火保
温时间的增加，奥氏体成分得到了更好的均匀化，使得淬火后的
马氏体组织成分更加均匀，这又提高的材料的力学性能
[3]
。淬火
温度从10min增加到60min硬度却从34.0下降到了30.1。
2.3.3
淬火加低温回火淬火保温时间的影响
图j为900℃保温10min水淬然后200℃回火保温两个小时后
炉冷的金相组织。该组织图中的组织是回火马氏体，从图中可以
看出组织有较大的碳化物颗粒。这些粗大的碳化物颗粒主要是由
于保温时间短，试样没有完全奥氏体化，成分没有完全均匀化，
从而残留了许多碳化物颗粒，导致组织中整体布满特别大的碳化
物颗粒，还有部分是由于淬火后的过饱和马氏体中的碳在回火转
化的过程中析出的
[6]
。由图中可以看出，碳化物的颗粒大且分布
不均。但组织中的马氏体颗粒细小，给材料带来了细晶强化。
图k是900℃保温30min水淬200℃低温回火后炉冷的82B
金相组织，与图j相比，图k粗大的碳化物明显小了许多，并且
碳化物颗粒分布均匀。晶粒比图j稍大一点，但是图中还有部分
粗大碳化物。图中的主要组织是硬度很高的回火马氏体
[6]
。
图i是900℃保温60min水淬200℃低温回火保温两个小时炉
冷的82B钢的金相组织图。与图j、k的组织相比，图i中的组织晶
粒粗大，这是由于淬火保温时间长，原始组织完全转化为奥氏体
并且奥氏体晶粒得到充分的长大，新相马氏体在原奥氏体晶界处
形成，奥氏体晶粒长大直接影响了淬火后马氏体的晶粒大小
[5]
。
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经测得900℃淬火保温时间为10min、30min、60min低温回
火后82B的洛氏硬度分别为60.5、59.7、58.4。淬火保温时间的延
长可以使材料组织进一步均匀化从而减少原始组织中的碳化物
对材料性能的影响，但淬火保温时间的增加同时也减小了奥氏
体的晶粒度，降低了材料的硬度。
2.3.4
淬火加中温回火淬火保温时间的影响
图g为900℃保温10min水淬后400℃回火保温两个小时后炉
冷的金相组织。该图中的组织是回火托氏体，从图中可以看出组
织有较大的碳化物颗粒。这些粗大的碳化物颗粒主要是由于保温
时间短，样品没有完全奥氏体化，从而残留了许多碳化物颗粒，
导致组织中整体布满特别大的碳化物颗粒，还有部分是由于淬火
后的过饱和马氏体中的碳在回火转化的过程中析出的。由图中可
以看出，碳化物的颗粒大且分布不均匀，但其晶粒度较高。
图h是900℃保温30min水淬400℃中温回火后炉冷的82B组
织，与图g相比，图h碳化物明显小了许多，并且碳化物颗粒分
布均匀。晶粒比图g稍大一点，但是图中还有少量较大碳化物。
图i是900℃保温60min水淬400℃中温回火保温两个小时炉
冷的82B钢的金相组织图。与图g、h的组织相比，图i中的组织
晶粒更粗大。淬火保温时间对材料组织的影响是在一定保温时
间范围内，随着保温时间的增加，新相中的碳化物颗粒变小，但
新相晶粒会长大
[7]
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