30CrMnSiA属中碳，强度高，焊接性能较差。30CrMnSiA调质后有很高的强度和足够的韧性，淬透性也好。调质后该材料做砂轮轴，齿轮，链轮都可以。30CrMnSiA具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。用于轴类、活塞类零配件等。用于汽车、飞机各种特殊耐磨零配件等。
30CrMnSi合金钢特性与应用
高强度调质结构钢，具有很高的强度和韧性，淬 透性较高，冷变形塑性中等，切削加工性能良好， 有回火脆性倾向，横向的冲击韧度差，焊接性能较 好，但厚度大于3mm时，先预热到150℃ ,焊后热 处理，一般调质后使用 多用于制造高负载，、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件、变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀管道用管。
牌号：30CrMnSiA 标准：GB/T 3077-1988
30CrMnSiA钢板执行标准：GB3531-2014
30CrMnSiA执行标准；国标GB/T11251-2009
30CrMnSiA执行标准：舞阳钢厂国防国军标准GJB2150A-2005
30CrMnSiA化学成分：
碳 C ：0.28～0.34
硅 Si：0.90～1.20
锰 Mn：0.80～1.10
硫 S ：允许残余含量≤0.025
磷 P ：允许残余含量≤0.025
铬 Cr：0.80～1.10
镍 Ni：允许残余含量≤0.030
铜 Cu：允许残余含量≤0.025
30CrMnSiA 力学性能：
抗拉强度σb (MPa)：≥1080(110)
屈服强度σs (MPa)：≥835(85)
伸长率 δ5 (%)：≥10
30CrMnSiA合金结构圆钢
断面收缩率ψ (%)：≥45
冲击功 Akv (J)：≥39
冲击韧性值αkv (J/cm²)：≥49(5)
硬度 ：≤229HB
试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm
●热处理规范及金相组织：
热处理规范：淬火880℃，油冷；回火540℃，水冷、油冷。
交货状态
以热处理（正火、退火或高温回火）或不热处理状态交货，交货状态应在合同中注明。
它强度高,但属中碳调质钢,具有较大的淬透性,因此焊接性能很差。
QPQ 处理工艺是金属表面改性强化工艺的一种，该工艺是将工件放在氮化盐和氧化盐中进行复合处理，使 C、N 元素同时渗入金属表面，在工件表面形成由氧化膜、化合物层、扩散层组成的复合渗层，从而提高工件表面的耐磨性和防腐性。在使用时通常承受较大的外力载荷作用，并且其使用环境对产品的表面硬度、耐腐蚀性、基体力学性能都有较高的要求。材料为30CrMnSiA 钢,其热处理技术要求为:调质处理后，硬度 33~38 HRC,力学性能 950 MPa
≤R≤1200 MPa,850 MPa≤R.≤1050 MPa,A≥9%， Z≥45%，KU,≥39 J;OPO 处理后渗层深度 0.18~
0.25 mm、表面硬度≥800 HV。
在公司 QPQ 生产线产品进行 QPO 处理，研究其表层组织、基体力学性能和防性能尤为关键。图1 为封头产品 QPQ 处理前后的实物图。
1 试验材料及方法
1． 1 试验材料
试验选用 30 mm 的 30CrMnSiA 圆钢，化学成分 见表 1，符合 GB /T 3077—2015《合金结构钢》要求，交
货状态为退火态。
1． 2 试验方法
将 30 mm 的圆钢进行调质处理，调质工艺参数为 880 ℃ 淬火油冷，510 ℃ 回火水冷，回火后硬度为33 ～ 38 HＲC。再将调质处理后的钢棒加工成 4 个拉伸试样、4 个冲击试样和 4 个圆形试样。为了提高试
样表面 QPQ 处理质量，试样 QPQ 处理前粗糙度为1． 6 μm。然后将 试 样 依 次 进 行 QPQ 处 理: 清 洗 去 油 → 预 热( 370 ℃ × 40 min) →渗氮处理( 490 ℃ × 300 min) →氧化处理( 400 ℃ × 10 min) →清洗去盐→烘干→浸油。本试验渗氮炉中基盐氰酸根( CNO － ) 含量为 36． 4% 。QPQ 处理后的试样外观如图 2 所示。
2 试验结果与分析
2． 1 力学性能分析为了验证封头在 QPQ 处理前后力学性能变化情况，进行了有关力学性能试验。试验数据如表 2 所示。
由表 2 可知: 拉伸、冲击试样在 QPQ 处理前后基体的硬度基本没有发生变化，仍在 33 ～ 38 HＲC，并且其抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、冲击吸收能量也基本维持不变。从而说明试样经该 QPQ 工艺处理后基体力学性能没有发生影响。
2． 2 显微组织分析
图 3 所示为经 QPQ 处理后的圆形试样的光学显微组织，精磨、抛光后用 4% 的硝酸酒精溶液腐蚀，用显微硬度计测量了表面渗层 4 个点的硬度，加载砝码为100 g，表面渗层硬度分别为 842、885、879 和865 HV0． 1。由图 3( a) 可知: 整个渗层由外向内分别为氧化膜、白亮层( 化合物层) 、扩散层。总渗层厚度约 200 μm，其中扩散层厚度约为 150 μm，化合物层厚度约为 20 μm。表面的黑色氧化膜是在氧化处理中形成的，其组织为 Fe3O4，这主要是由于试样表面的 Fe 元素与氧化盐浴中 O 元素结合形成 FeO、Fe2O3，最终形成 Fe3O4，从而提高表面的抗腐蚀性;化合物层在整个渗层中对耐磨性和防腐性起主要作用，在金相显微镜下观察组织特点为白亮层，所以化合物 层 又 称 为 白 亮 层，其 组 织 主 要 为 Fe2-3 CN 或
Fe3CN，这是由于在 QPQ 渗氮工序中，渗氮盐浴中 C、 N 元素不断渗入试样基体，与钢中的 Fe 元素发生化学反应形成［2，4］。此组织铁的晶格由体心立方晶格变成密排立方晶格，因而组织具有比较高的硬度; 扩散层是白亮层与基体之间的过渡区域，在组织观察中不好确定明确的界限。由图3( b) 可知: 试样心部
( 基体) 组织为致密、均匀的回火索氏体，这与试样回火后硬度 33 ～ 38 HＲC 相吻合。
2． 3 渗层耐腐蚀性能
为了测试 QPQ 处理后渗层的耐腐蚀性能，进行了 中 性 盐 雾 试 验。试 验 依 据 为 GJB 150． 11A—
2009《军用设备实验室环境试验法 第Ⅱ部 分 盐 雾试验》。采用 24 h 喷盐雾和 24 h 干燥两种状态交
替进行，这种试验方式比连续喷雾破坏性更大。因为在从喷雾湿润状态到干燥状态的转变过程中，腐蚀速率更高。 图 4( a) 为盐雾试验前试样的外表状态，采用每半天观察锈迹情况进行数据记录，从放进盐雾试验箱到开始出现锈迹大约 200 h，刚出现锈迹部位在试样圆形边缘处，再经过大约 48 h 后，试样表面出现大面积锈迹，如图 4( b) 试样所示。
3 结论
30CrMnSiA 钢封头经 QPQ 处理后，基体硬度及力学性能变化不大; 渗层深度约为 200 μm、表面硬度达到 840 HV0． 1; 表层组织为 Fe3O4 氧化膜和 Fe2-3CN 或Fe3CN 组织，心部组织为回火索氏体; 经 QPQ 处理后，30CrMnSiA 钢封头中性盐雾腐蚀时间达到 200 h。
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