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为了满足重载提速货车对车钩性能的新要求，本文以铁路货车车钩用E级钢为材料，分别研究了预备正火+调质、预备正火+二次淬火+回火及预备正火+二次淬火加中间回火+回火热处理工艺对E级钢组织和性能的影响，旨在通过改变热处理工艺来大幅度提高E级钢的力学性能。首先，固定淬火和回火温度，探究正火预备热处理温度对E级钢组织及性能的影响，试验结果表明：正火预备热处理能够细化组织，但正火温度过高，易使组织粗化；显著提高E级钢的强度及-40℃冲击功。当预备正火温度由880℃增至960℃时，强度先升高后降低，塑性呈升高趋势，低温韧性先降低后升高，综合各项力学性能，920℃为最佳正火预备热处理温度。其次，固定预备正火温度，探究淬火及回火温度对E级钢组织及力学性能的影响，试验结果表明：淬火温度对E级钢强度影响不明显，但对其塑性和-40℃冲击功影响较为明显，淬火温度由860℃增至920℃时，强度升高，塑性和-40℃冲击功降低，当淬火温度高于920℃以后，强度降低，塑韧性略有升高。回火温度由560℃增至640℃时，强度和布氏硬度降低，塑性和韧性升高。优化出预备正火+调质的工艺为920℃正火+900℃淬火+580℃回火，此工艺下的屈服强度为912.0MPa，抗拉强度为984.0MPa，延伸率和断面收缩率分别为14.6%和50.6%，-40℃冲击功为33.0J，布氏硬度为284.0。最后，固定正火、淬火及回火温度，探究二次淬火温度和中间回火后快速奥氏体化保温时间对E级钢组织及性能的影响。二次淬火温度由800℃增至880℃时，强度、塑性和低温韧性先升高后降低；820℃时强度和-40℃冲击功达最大值，840℃时塑性最好。快速奥氏体化的保温时间由20min增至80min时，强度和-40℃冲击功先升高后降低，塑性先降低后升高；保温时间为60min时强度最高；保温时间为40min时冲击功达最大值。优化出最佳的热处理工艺为920℃正火+900℃淬火+640℃回火（保温2h后快速升温至820℃）+820℃（保温40min）淬火+580℃回火。此工艺下E级钢的力学性能如下：屈服强度904.1MPa，抗拉强度967.1MPa，-40℃冲击功为80.2J，延伸率为18.0%，收缩率为51.6%，布氏硬度为294。