高温回火对4330V钢组织及力学性能的影响

随着全球各类探矿工程往深部发展和扩孔直径的增加，钻具受力大且复杂，一般选用高淬透性合金调质结构钢。4330V为一种铬镍钼钒钢，调制后具有很高的强度，同时具有良好的塑性和韧性，广泛用于大直径钻具生产。基于4330V合金钢作为探矿领域钻具材料的力学性能要求：抗拉强度在1033MPa以上，硬度高于321HBW，纵向冲击吸收能量KV2≥90J，本工作研究不同的高温回火温度对4330V的组织及力学性能的影响。

实验材料为某大型石油机械退火4330V余料，尺寸为60mm×60mm×125mm，晶粒度为ASTM4.0级，主要成分（wt%）为：0.333C，0.977Cr，2.45Ni，0.469Mo，0.0902V，0.212Si，0.559Mn，0.0054P，0.0015S。4330V试样奥氏体加热温度为880℃，保温2h油冷，淬火后试样分别进行560、590、620、650℃回火，保温2h水冷。依照GB/T2975在条钢的相应位置切取拉伸试样、冲击试样。按GB/T228标准进行拉伸试验；按GB/T229标准进行冲击试验。依照GB/T231-2012标准在DHB-3000型布氏硬度计上进行硬度测量，钢球直径10mm，压力29.4kN，保持荷载15s。金相试样经预磨、抛光、3%硝酸酒精溶液腐蚀10～15s后，在AE2000MET倒置金相显微镜下观察组织形貌。

结果表明，4330V钢经880℃油淬560～650℃回火后的组织均为回火索氏体+片状或块状铁素体+碳化物；4330V钢在620℃回火后具有优良的强韧性匹配；560℃回火后，室温强度和布氏硬度达到最大，冲击吸收能量测量则最低，而650℃回火后则反之。随着回火温度升高，4330V钢的抗拉强度、屈服强度、硬度逐渐下降，冲击吸收能逐渐升高。综合考虑材料的强度与塑性，4330V钢经过560～650℃高温回火后，620℃为4330V作为矿用大直径特种钻具材料的最优回火温度。