- 积分
- 25
注册时间2006-1-18
参与分
技术分
精华
TA的每日心情 | 开心 2016-1-25 10:49 |
---|
签到天数: 2 天 [LV.1]初来乍到
|
楼主 |
发表于 2006-1-31 10:29
|
显示全部楼层
热处理工艺、组织和性能
一、概述
高碳钢要获得优异的强韧性,其组织应具备下列特点:
1) 球化组织中的碳化物要均匀、细小、圆整,因此淬火后的剩余碳化物也应均匀、细小、圆整。
2) 马氏体针要均匀、细致,板条马氏体的份额要高。为此,应细化奥氏体晶粒,先行成适量下贝氏体,以细化后形成马氏体的伸展空间。碳化物颗粒应均匀、细小以及微区化学成分不均匀等,都可细化马氏体。有时同时能增加板条马氏体的份额。
高碳钢中马氏体,一般都以高速、无扩散、切变共格方式形成,形成温度Ms在200℃以下,压结构为孪晶,故称孪晶马氏体,或高碳马氏体。孪晶马氏体呈透镜状,在金相磨面上其形态呈竹叶状或交叉分布的针状,边缘整齐,棱角锋利,故又称片状马氏体。第一片形成的马氏体往往贯穿整个晶粒,或在两个结构壁垒(孪晶界、剩余碳化物、微区化学成分不均匀、先行成下贝氏体等)之间伸展,一般不越过晶界或结构壁垒。后形成的马氏体,在先行成的马氏体片或结构壁垒之间伸展,因此马氏体片大小不一。马氏体针之间有残留奥氏体,马氏体针愈粗,残留奥氏体愈清晰,残留量也愈多。马氏体针愈细,残留奥氏体愈分辨不清,数量也愈少。淬火加热温度愈高,晶粒愈粗,残留碳化物愈少,化学成分愈均匀,马氏体针可长得很粗长,残留奥氏体也愈多。马氏体中碳的过饱和度随着淬火加热温度的升高而增大,比体积变化和晶格也加大,马氏体变得硬而脆,工件内应力相应增大,变形开裂倾向更严重。因此,高碳钢淬火加热温度应选择在Ac1——Accm之间。
片状马氏体一高速形成,速度达(1——1.5)×100000cm/s。当马氏体片带着很大的冲击能被阻于晶界,或遇先行成的马氏体片,或遇其他障碍时,冲击与被冲击双方都形成微裂纹。这种微裂纹在内外应力作用下,很容易扩展为宏观裂纹。微裂纹优先在先形成的受冲击机会最多的长片马氏体上形成。因此,淬火温度愈高,晶粒愈粗,碳化物溶解愈好,化学成分愈均匀,马氏体固溶碳量就愈高,微裂纹产生的敏感性也就愈高。所以,过热工件和原始组织为片状珠光体的工件,都容易淬裂。
低碳马氏体又称为板条马氏体,显微组织为平行的板条,亚结构为位错,故又称位错型马氏体。板条马氏体中含碳量低,形成温度Ms在300℃以上,晶格畸变和比体积变化都较小,因此淬火内应力和变形开裂倾向都较小。板条马氏体形成速度约为100mm/s,平行伸展形成马氏体束,加之本身也不脆,因此转变时几乎不形成微裂纹,强韧度较高。板条马氏体转变比较完全,残留奥氏体很少。
高碳钢淬火加热温度选择在Ac1——Accm之间,保留一定数量的未溶碳化物,降低了奥氏体中的溶碳量,提高了化学成分的不均匀程度。可获得片状马氏体和板条马氏体的淬火组织。淬火温度愈低,奥氏体固溶碳量也愈低,板条马氏体数量愈多,这样的组织,既有较多均匀分布的剩余碳化物,也有均匀细致的马氏体,以及两种马氏体的恰当组合,因此具有较高的耐磨性和高的强韧性,变形开裂的几率很小。
回火可以消除工件内应力,减少微裂纹发展成宏观裂纹的几率,因此回火要在淬火以后立即进行。此外,马氏体回火分解析出碳化物,也可减低马氏体的内应力和脆性,同时析出的碳化物还可以将微裂纹搭接起来,从而减少了微裂纹的数量。在160——200℃之间回火,马氏体中含碳量降低的速度最快,到200℃时,马氏体中碳的质量分数可降低到0.3%左右,正方度(c/a比值)由1.54——1.64下降到1.012——1.013;同时析出的碳化物,可有效地将微裂纹搭接一半以上。200——500℃之间回火时,马氏体中碳含量缓缓下降到α相的饱和值,微裂纹数量几乎没有变化,但硬度却大幅度下降。到500℃以上回火时,微裂纹数量将再次大幅度下降。因此,高碳钢选择在160——200℃之间回火,可以获得硬度、强度和韧性的最佳配合。
高碳钢淬火时,如能先行成一定数量的强韧性较好的下贝氏体,可以有效地减少后形成马氏体的伸展空间,可细化马氏体,减少微裂纹的数量,所以等温淬火可以改善工件韧性,减少变形和开裂倾向。但是下贝氏体对板条马氏体的性能改善作用不大。 |
|