金屬材料淬火新工藝

1、金屬材料淬火新工藝金屬材料淬火新工藝在長期的生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗中，人們對金屬內(nèi)部組織狀態(tài)變化規(guī)律的認(rèn)識不斷深入，特別是從60年代以來，透射電鏡和電子衍射技術(shù)的應(yīng)用，各種測試技術(shù)的不斷完善，在研究馬氏體形態(tài)、亞結(jié)構(gòu)及其與力學(xué)性能的關(guān)系，獲得不同形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)的馬氏體的條件，第二相的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布對力學(xué)性能影響等方面，都取得了很大的進(jìn)展，建立在這些基礎(chǔ)上的淬火新工藝也層出不窮。㈠循環(huán)快速加熱淬火淬火、回火鋼的強度與奧氏體晶粒大小有關(guān)，

2、晶粒愈細(xì)，強度愈高，因而如何獲得高于10級晶粒度的超細(xì)晶粒是提高鋼的強度的重要途徑之一。鋼經(jīng)過α→γ→α多次相變重結(jié)晶可使晶粒不斷細(xì)化；提高加熱速度，增多結(jié)晶中心也可使晶粒細(xì)化。循環(huán)快速加熱淬火即為根據(jù)這個原理獲得超細(xì)晶粒從而達(dá)到強化的新工藝。例如45鋼，在815℃的鉛浴中反復(fù)加熱淬火45次，可使奧氏體晶粒由6級細(xì)化到12～15級；又如20CrNi9Mo鋼，用3000赫芝200千瓦中頻感應(yīng)加熱裝置以11℃s的速度加熱到760℃，然后水淬

3、，使σs由960MNm2增加到1215MNm2，氣由1107MNm2，增加到1274MNm2，而延伸率保持不變，均為18%。㈡高溫淬火這里高溫系相對正常淬火加熱溫度而言，低碳鋼和中碳鋼若用較高的淬火溫度，則可得到板條狀馬氏體，或增加板條馬氏體的數(shù)量，從而獲得良好的綜合性能。從奧氏體的含碳量與馬氏體形態(tài)關(guān)系的實驗證明，含碳量小于0.3％的鋼淬火所得的全為板條狀馬氏體。但是，普通低碳鋼淬透性極差，若要獲得馬氏體，除了合金化提高過冷奧氏體的穩(wěn)

4、定性外，只有提高奧氏體化溫度和加強淬火冷卻方可。例如用16Mn鋼制造五鏵犁犁臂，采用940℃在10％NaOH水溶液中淬火并低沮回火，可獲得良好效果。中碳鋼經(jīng)高溫淬火可使奧氏體成分均勻：得到較多的析條狀馬氏體，以提高其綜合性能。例如AISl4340鋼，870℃淬油后，200℃回火，其σs為1621MNm2，斷裂韌性Kc為67.6MNm，而在1200℃加熱，預(yù)冷至870℃淬油后200℃回火，σs為1586MNm2，斷裂韌性Kc為81.8MN

5、m。若在淬火狀態(tài)進(jìn)行比較，高溫淬火的斷裂韌性比普通淬火的幾乎提高一倍。金相分析表明，高溫淬火避免了片狀馬氏體(孿晶馬氏體)的出現(xiàn)，全部獲得了板條狀馬氏體。此外，在馬氏體板條外面包著一層厚100200朋殘余奧氏體，能對裂紋尖端應(yīng)力集中起到緩沖作用，因而提高了斷裂韌性㈢高碳鋼低溫、快速、短時加熱淬火高碳鋼件一般在低溫回火條件下，雖然具有很高的強度，但韌性和塑性很低。為了改善這些性能，目前采用了一些特殊的新工藝。高碳、低合金鋼，采用快速、短時

6、加熱。因為高碳低合金鋼的淬火加熱溫度一般僅稍高于Ac1點，碳化物的溶解、奧氏體的均勻化，靠延長時間來達(dá)到。如果采用快速，短時加熱，奧氏體中含碳量低，因而可以提高韌性。例如T10V鋼制鑿巖機活塞，采用720℃預(yù)熱16分鐘，850℃鹽浴短時加熱8分鐘淬火，220℃回火72分鐘、使用壽命由原來平均進(jìn)尺500m提高至4000m。如前所述，高合金工具鋼一般采用比Ac1點高得多的淬火溫度，如果降低淬火溫度，使奧氏體中含碳量及合金元素含量降低，則可提

7、高韌性。例如用W18Cr4V高速鋼制冷作棋具，采用1190℃低溫淬火，其強度和耐磨性比其它冷作模具鋼高，并且韌性也較好。㈣亞共析鋼的亞溫淬火亞共析鋼在Ac1～Ac3之間的溫度加熱淬火稱為亞溫淬火意即比正常淬火溫度低的溫度下淬火其目的是提高沖擊韌性值，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度及回火脆傾向性，經(jīng)930℃淬火650℃回火800℃亞溫淬火的韌性，隨著回火溫度的升高而單調(diào)提高，沒有回火脆性，亞溫淬火之所以能提高韌性及消除回火脆性的原因尚不清楚。有人認(rèn)為主

8、要是由于殘存著鐵素體，使脆化雜質(zhì)原子P、Sb等在鐵索體富集之故。有人研究了直接應(yīng)用亞溫淬火(不是作為中間處理的再加熱淬碳化物形成元素——ZrNbVTiWMoCrMnFe強中強中強弱一、合金元素對鋼中基本相的影響一、合金元素對鋼中基本相的影響1、形成合金鐵素體合金元素→溶入A→形成合金鐵素體→固溶強化（CrNi較好）2、形成合金碳化物弱碳化物形成元素形成合金滲碳體(FeMn)3C中強碳化物形成元素形成合金碳化物(Cr23C6，F(xiàn)e3W3C

9、)強碳化物形成元素形成特殊碳化物（VC，TiC）熔點、硬度和穩(wěn)定性：熔點、硬度和穩(wěn)定性：特殊碳化物合金碳化物合金滲碳體Fe3C二、合金元素對二、合金元素對FeFeC相圖的影響相圖的影響合金元素對A相區(qū)影響擴大A相區(qū)元素（Mn）——E、S點左下移縮小A相區(qū)元素（Cr）——E、S點左上移奧氏體鋼：1Cr18Ni9鐵素體鋼：1Cr17萊氏體鋼：W18Cr4V三、合金元素對熱處理的影響三、合金元素對熱處理的影響1、對加熱的影響多數(shù)元素減緩A形成

10、，阻礙晶粒長大2、對冷卻的影響多數(shù)元素溶入A后→過冷A穩(wěn)定性↑→Vc↑→淬透性↑→Ms點↓→殘余A量↑提高淬透性的意義：提高淬透性的意義：①增加淬硬層深度②減少工件變形、開裂傾向3、對回火的影響①回火穩(wěn)定性→抗回火軟化的能力②產(chǎn)生二次硬化（析出特殊碳化物，產(chǎn)生彌散強化彌散強化；A殘→M或B下）第二節(jié)第二節(jié)低合金鋼低合金鋼一、低合金高強度鋼一、低合金高強度鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275低合金高強度鋼：Q29