淺談合金滲碳鋼帶狀組織

1、2820Q5N03特鋼技術(shù)2005年第3期淺談合金滲碳鋼帶狀組織肖楊攀鋼集團四川長城特殊鋼股份有限公司摘要本文介紹了高淬透性滲碳鋼12Cr2Ni4A帶狀組織的形成原因，弄清了帶狀的實質(zhì)，給出了控制其帶狀級別的行之有效的方法。關(guān)鍵詞合金滲碳鋼帶狀組織一次帶狀二次帶狀DiscussiononBandedStructureofCarburizingAlloySteelXiaong刪gckngSpecialSteelCompany，Pangan

2、gCroupAbstractThisprintroduced琥e∞on／ortheformaionofcaed6口，d~ttttCtl12“eofhighhardenabilitycarburizingsteel12Cr2Ni4A，madeitclearwhat￡7banding∞。gang帆efectivemethodforcontrollingbandingstructure’sgrade，Key舢carburizingsted，b

3、andedstructure，尸r口rybanding，Secondnarybanding引言12Cr2Ni4A鋼經(jīng)滲碳并淬火回火后，不但表面有很高的強度，而且心部強度和韌塑性配合得很好。一般來說，此鋼滲碳層中殘余奧氏體較多。滲過碳的零件在加熱到830℃～850c【=并于260c【=～330c【=的硝鹽中冷卻，隨后加熱到500~C均熱約lh后油冷，這種處理能有效地改善滲碳層組織，其變形量也較小。等溫淬火和降溫處理也能得到很好的滲層組織和

4、心部性能。該鋼適宜焊接(焊后應(yīng)退火)；切削mv性約50％，此鋼有回火脆性和形成白點的傾向。此鋼淬透性好，通常用于制造負荷較高而叉要求有良好韌性的重要零件如齒輪、軸等零件。但低滲碳鋼的帶狀組織又是其質(zhì)量檢驗的重要項目之一，它的條帶組織影響滲碳效果，造成組織不均。鑒于此，該鋼技術(shù)標準要求退火狀態(tài)下帶狀組織≤2O級，因此，需要弄清帶狀組織產(chǎn)生的原因、實質(zhì)，從而有效地控制其級別，提高鋼材的合格率。1產(chǎn)生帶狀組織的原因、實質(zhì)眾所周知，若鋼在鑄態(tài)下

5、存在嚴重的夾雜物偏析或熱變形加工時的溫度過低，則在鋼中常出現(xiàn)沿變形方向呈帶狀或?qū)訝罘植嫉娘@微組織，即帶狀組織。鋼的帶狀組織由枝晶偏析引起的一次帶狀即原始帶狀，而固態(tài)相變產(chǎn)生的顯微組織帶狀即二次帶狀，只有在一次帶狀的基礎(chǔ)上才能形成二次帶狀。實際上，我們一般所觀察到的帶狀組織系熱加工后的冷卻過程中高溫奧氏體沿加工方向延伸的原始枝晶偏析基礎(chǔ)上相變形成的二次帶狀，并可以通過熱處理來改變的。帶狀組織的概念對不同的鋼材有不同的含義，對低碳合金滲碳鋼

6、而言，一般均指組織帶狀。不同的資料對組織帶狀的區(qū)別做了如下陳述：帶狀組織是經(jīng)過熱加工后，低碳結(jié)構(gòu)鋼顯微組織中鐵素體和珠光體沿加工方向平移，呈層狀分布的條帶組織；而在亞共析鋼中則是在枝晶偏析的晶軸和晶軸之問，在壓力加工過程中延伸呈條帶狀，冷卻后即形成鐵素體較多和珠光體較多的條帶相間的帶狀組織；亞共析鋼中的帶狀組織是鋼錠在凝固過程中形成的枝晶偏析(如硫、磷及合金元素的偏析)在加熱過程時延伸，呈鐵素體和珠光體交替的條帶。以上三種定義均近似概括

7、了低碳結(jié)構(gòu)鋼帶狀組織是與枝晶偏析相關(guān)的鐵素體和珠光體條帶。同時，原始帶狀的寬形成的兩個重要因素。聯(lián)系人：肖楊助理工程師四川江油(621701)攀鋼集團四川l乇城特殊鋼股份有限公司技術(shù)中心電話：(0816)364842o維普資訊第1O卷第3期總第4期SPECLSrEELTECHNOLOGYVo110No3sⅢn4429I●I_、fl～if0ll’t’51101O010001000010000時間／；圖I12Cr2Ni4A鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲

8、線F／g1Transformationcttrt)eofsupercooledausteniteofsteel12Cr2Ni4A更高的溫度)，使其奧氏體化。由于加熱溫度和保溫時間的不同，奧氏體的均勻程度(過冷奧氏體的穩(wěn)定性程度)也不同。該鋼淬透性好，過冷奧氏體很穩(wěn)定(參照圖l12Cr2Ni4A鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線)。根據(jù)該曲線可以看到，加熱到奧氏體化的鋼，在冷卻過程中，不同的冷卻速度降得到不同的組織，有利于碳及合金元素的擴散：使先共析鐵

9、素體充分析出的冷速，將促進組織帶狀；而能形成含碳量在一定范圍內(nèi)的粒狀貝氏體和馬氏體的快速冷卻就使組織帶狀的級別降低。2結(jié)論(1)供貨狀態(tài)下觀察到的帶狀組織一般是二次帶狀，即熱加工后冷卻過程中高溫奧氏體沿加工方向延伸的原始枝晶偏析基礎(chǔ)上相變形成的。(2)為保證供貨狀態(tài)(熱軋材)的帶狀合格，鋼材熱加工終加工溫度要足夠高。熱加工后應(yīng)空冷到Acl以下再緩冷，如退火狀態(tài)交貨，退火溫度應(yīng)低于Ac1(3)熱處理可以改變二次帶狀，對帶狀級別高的鋼材，只

10、要重新采用正火和Acl以下溫度的回火就可降低帶狀級別。從組織轉(zhuǎn)變角度可進一步認識二次帶狀的成因。將12Cr2Ni4A鋼加熱到Ac3上30℃～50℃(或(收件日期2005—6—17)參考文獻1宋準錫金屬學(xué)與熱處理[M]北京：冶金工業(yè)出版社2首鋼特鋼公司特鋼通訊[J]1984保護性氣體下的電渣重熔50％以上的電渣重熔是在套模并采用更換電極的方式來完成，但目前還不能100％地保證隔離空氣并靈活有效地控制渣上氣氛。INTECO公司最近開發(fā)了一套

11、以生產(chǎn)低鋁、硅含量的超純合金的設(shè)備。該設(shè)備采用套裝短模，以及多個電極的自動更換系統(tǒng)，用于生產(chǎn)長度超過4米的鋼錠。其主要特性和技術(shù)數(shù)據(jù)是：最大錠子：500毫米，最大錠長：4000毫米，最大電極長：2000毫米，變壓器功率為l5千安，3O～90VAC。該設(shè)備的上部是一個盒狀密罩，里面充滿保護性氣體。套模及電極升降處保持良好密封，以嚴格控制熔池上方及電極周圍的氣氛，避免了氧化鐵的形成及渣的氧化。向上移動電極和簡罩，將殘余電極取下?lián)Q上新電極，然

12、后下移并蓋好密罩，完全自動更換完電極大約需要6o秒。隨后重新吹人氬氣或氮氣以便將截留的空氣排去，然后重熔繼續(xù)進行。下部有一個鋼錠車，裝在可自由升降的底座上，并隨鋼錠生長而下降。鋼錠車能快速移開成品鋼錠，以提高設(shè)備的生產(chǎn)率。這套系統(tǒng)靠一個無鐵芯變壓器供電，它能持續(xù)不斷地調(diào)整負荷端電壓，其中的高流線圈是一種改進的并聯(lián)形式，以減少爐子阻抗。在生產(chǎn)高質(zhì)量且具偏析特性的鋼種和超級合金時，這種新式設(shè)計顯示了其高效與可靠性。迄今為止，保護氣氛下的電渣