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鋼的淬火
更新時(shí)間:2024-06-28 點(diǎn)擊次數:79次

控制馬氏體、貝氏體組織形態(tài)及其組成的淬火


01
中碳合金鋼的超高溫淬火

   中碳合金鋼經(jīng)正常溫度淬火后,一般得到片狀馬氏體與板條狀馬氏體的混合組織。片狀馬氏體的存在對鋼的斷裂韌性不利。提高中碳合金鋼的淬火溫度,有利于在淬火后得到較多的板條狀馬氏體,研究指出,4340鋼(相當于40CrNiMoA鋼)采用高溫(1200℃)淬火(油冷)后與正常溫度(870℃)淬火相比,其斷裂韌性可提高約70%。其原因是超高溫淬火后得到的幾乎都是板條狀馬氏體,而且在馬氏體板條周?chē)?/span>1×10-5~2×10-5mm厚的殘余奧氏體薄膜存在,這種薄膜很穩定,即使冷至液氧溫度(-183℃)也不轉變,它對高的局部應力集中不敏感,不易產(chǎn)生裂紋,故能提高斷裂韌性。此外,高的奧氏體化溫度可以使合金碳化物完全溶解,并且也抑制了脆性元素沿晶界的析出,因而也對改善斷裂韌性產(chǎn)生有利影響。但是超高溫淬火后往往得到粗大的晶粒,其沖擊韌性值較低。因此,這種工藝尚有待于進(jìn)一步研究。

02
高碳鋼的低溫短時(shí)加熱淬火

高碳鋼在采用普通淬火工藝時(shí),往往得到片狀馬氏體組織,此時(shí)具有較高的脆性。但如適當控制淬火加熱時(shí)奧氏體的碳含量,也可使淬火后得到以板條狀馬氏體為主的組織,使鋼在保持高硬度的同時(shí),還具有良好的韌性。高碳鋼采用快速加熱至略高于Ac1的溫度、短時(shí)保溫淬火,可以實(shí)現上述要求。這是因為低溫短時(shí)加熱時(shí)可以得到較細的晶粒,而且?jiàn)W氏體的碳含量較低,使Ms點(diǎn)較高,故淬火后可得到以板條馬氏體為主加細小碳化物的組織。這是保證其具有較高強韌性的原因。但是,為了使低溫短時(shí)加熱淬火取得好的強韌化效果,對淬火前的原始組織有一定的要求,即其碳化物應盡量細小。

應當指出,上述工藝只適用于碳質(zhì)量分數高于0.5%的鋼,對碳含量低于此限的鋼,強韌化效果則不明顯。


03
連續冷卻時(shí)的冷卻速率獲得復合組織的淬火

   一般貝氏體轉變總是優(yōu)先在貧碳區開(kāi)始的,隨著(zhù)貝氏體轉變量的增加,由于碳不斷向奧氏體中擴散,使未轉變奧氏體中的碳含量愈來(lái)愈高,從而增加了奧氏體的化學(xué)穩定性而使之難于轉變;同時(shí)由于貝氏體的比容比奧氏體大,產(chǎn)生了一定的機械穩定化作用,這也不利于貝氏體轉變的繼續進(jìn)行。至于轉變不完全性隨溫度升高而愈加顯著(zhù)的原因,可能主要與溫度較高時(shí)使奧氏體與貝氏體間的自由能差減小,從而使相變驅動(dòng)力減小有關(guān)。同時(shí)也應考慮到,轉變溫度愈高,將愈有利于碳原子的擴散而形成更多的柯氏氣團,從而增強未轉變奧氏體熱穩定化傾向的作用。但應指出,當鋼的Bf點(diǎn)低于Ms點(diǎn),亦即在Ms點(diǎn)以下仍可發(fā)生貝氏體轉變時(shí),隨等溫溫度降低,貝氏體的轉變量則愈來(lái)愈少。顯然,這是由于在Ms點(diǎn)以下大量馬氏體的形成所引起的機械穩定化作用的結果。


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