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关于金属材料淬火新工艺的相关介绍

发布时间:2017年8月24日

金属材料淬火新工艺

在长时间的生产实践和科学实验中,人们对金属内部组织状况改动规则的知道不断深入,特别是从60年代以来,透射电镜和电子衍射技术的运用,各种测试技术的不断完善,在研讨马氏体形状、亚结构及其与力学功用的联络,获得不同形状及亚结构的马氏体的条件,第二相的形状、大小、数量及散布对力学功用影响等方面,都获得了很大的展开,建立在这些基础上的淬火新工艺也层出不穷。

㈠循环快速加热淬火
   淬火、回火钢的强度与奥氏体晶粒大小有关,晶粒愈细,强度愈高,因而怎样获得高于10级晶粒度的超细晶粒是前进钢的强度的重要途径之一。钢经过α→γ→α屡次相变重结晶可使晶粒不断细化;前进加热速度,增多结晶中心也可使晶粒细化。循环快速加热淬火即为根据这个原理获得超细晶粒然后抵达强化的新工艺。例如45钢,在815℃的铅浴中重复加热淬火4-5次,可使奥氏体晶粒由6级细化到12~15级;又如20CrNi9Mo钢,用3000赫芝200千瓦中频感应加热装置以11℃/s的速度加热到760℃,然后水淬,使σs由960MN/m2增加到1215MN/m2,气由1107MN/m2,增加到1274MN/m2,而延伸率坚持不变,均为18%。

㈡高温淬火
    这儿高温系相对正常淬火加热温度而言,低碳钢和中碳钢若用较高的淬火温度,则可得到板条状马氏体,或增加板条马氏体的数量,然后获得出色的概括功用。
    从奥氏体的含碳量与马氏体形状联络的实验证明,含碳量小于0.3%的钢淬火所得的全为板条状马氏体。但是,一般低碳钢淬透性极差,若要获得马氏体,除了合金化前进过冷奥氏体的稳定性外,只需前进奥氏体化温度和加强淬火冷却方可。例如用16Mn钢制造五铧犁犁臂,选用940℃在10%NaOH水溶液中淬火并低沮回火,可获得出色作用。
    中碳钢经高温淬火可使奥氏体成分均匀:得到较多的析条状马氏体,以前进其概括功用。例如AISl4340钢,870℃淬油后,200℃回火,其σs为1621MN/m2, 开裂耐性Kc为67.6MN/m,而在1200℃加热,预冷至870℃淬油后200℃回火,σs为1586MN/m2,开裂耐性Kc为81.8MN/m。 若在淬火状况进行比较,高温淬火的开裂耐性比一般淬火的简直前进一倍。金相分析标明,高温淬火避免了片状马氏体(孪晶马氏体)的出现,悉数获得了板条状马氏体。此外,在马氏体板条外面包着一层厚100-200朋剩下奥氏体,能对裂纹高端应力会集起到缓冲作用,因而前进了开裂耐性.

㈢高碳钢低温、快速、短时加热淬火
    高碳钢件一般在低温回火条件下,尽管具有很高的强度,但耐性和塑性很低。为了改进这些功用,现在选用了一些特别的新工艺。
    高碳、低合金钢,选用快速、短时加热。由于高碳低合金钢的淬火加热温度一般仅稍高于Ac1点,碳化物的溶解、奥氏体的均匀化,靠延伸时间来抵达。如果选用快速,短时加热,奥氏体中含碳量低,因而可以前进耐性。例如T10V钢制凿岩机活塞,选用720℃预热16分钟,850℃盐浴短时加热8分钟淬火,220℃回火72分钟、运用寿命由正本均匀进尺500m前进至4000m。如前所述,高合金工具钢一般选用比Ac1点高得多的淬火温度,如果下降淬火温度,使奥氏体中含碳量及合金元素含量下降,则可前进耐性。例如用W18Cr4V高速钢制冷作棋具,选用1190℃低温淬火,其强度和耐磨性比其它冷作模具钢高,并且耐性也较好。

㈣亚共析钢的亚温淬火
    亚共析钢在Ac1~Ac3之间的温度加热淬火称为亚温淬火.意即比正常淬火温度低的温度下淬火.其意图是前进冲击耐性值,下降冷脆改动温度及回火脆倾向性,经930℃淬火+650℃回火+800℃亚温淬火的耐性,跟着回火温度的升高而单调前进,没有回火脆性,亚温淬火之所以能前进耐性及消除回火脆性的原因尚不清楚。有人认为首要是由于残存着铁素体,使脆化杂质原子P、Sb等在铁索体富集之故。有人研讨了直接运用亚温淬火(不是作为中心处理的再加热淬火)时淬火温度对45、40Cr及60Si2钢力学功用的影响,发现在Ac1到Ac3之间的淬火温度对力学功用的影响有一极大值。在Ac3以下5~10℃处淬火时,硬度、强度及冲击值都抵达较大值,且略高于一般正常淬火。而在稍高于Ac1的某个温度淬火时冲击值较低。认为这可能是由于淬火组织为许多铁素体及高碳马氏体之故。
    显着,亚温淬火对前进耐性,消除回火脆性有特别重要的意义。它既可在预淬火后进行、也可直接进行。淬火温度究竟应选择多高,实验数据尚不充分,观点不完全共同。但是为了保证满足的强度,并使剩下铁索体均匀细微,亚温淬火温度以选在稍低于Ac1的温度为宜.


㈤等温淬火的展开
    近年来的许多实践证明,在对等硬度或强度条件下,等温淬火的耐性和开裂耐性比淬火低温回火的高。因而,人们在工艺上怎样设法获得下贝氏体组织作丁许多极力,展开了不少等温淬火的方法,现简略介绍如下:
⒈预冷等温淬火
    该法选用两个温度不等的盐浴,工件加热后,先在温度较低的盐浴中进行冷却,然后转入等温淬火浴槽中进行下贝氏体改动;再取出后空冷。该法适用于淬透性较差或尺度较大的工件.用低温盐浴预冷以增加冷却速度,避免自高温冷却时发生部分珠光体或上贝氏体改动。例如(0.5~0.5)%C十0.5%Mn钢制3mm厚的收割机刀片,用一般等温淬火硬度达不到要求,而改用先在250℃盐浴中冷却30秒种,然后移人320℃盐浴中坚持30分钟,则抵达要求。
⒉预淬等温淬火
    将加热好的工件先淬人温度低于Ms点的热浴以获得,10%的马氏体,然后移入等温淬火槽中等温进行下贝氏体改动,取出空冷,再根据功用要求进行恰当的低温回火.当预淬中获得的马氏体量不多时,也可以不进行回火。
    该法是运用预淬所得的马氏体对贝氏体的催化作用,来缩短贝氏体等温改动所需时间。因而该法适用于某些合金工具钢下贝氏体等温改动需求较长时间的场合。在等温改动进程中,预淬得到的马氏体进行了回火。
⒊分级等温淬火
    在进行下贝氏体等温改动之前,先在中温区进行快速(或二次)分级冷却的工艺。该种工艺可削减热应力及组织应力,工件变形开裂倾向性小,一同还能坚持强度、塑性的出色协作,适合于高合金钢(如高速钢等)凌乱形状工具的热处理。


㈥其它淬火方法
    此外,尚有液氮淬火法,行将工件直接淬入-196℃的液态氮中。由于液氮的汽化潜热较小,仅为水的十一分之一,工件淬入液氮后立即被气体围住,没有一般淬火介质冷却的三个阶段,因而变形、开裂较少,冷速比水大五倍。液氮淬火可使马氏体改动恰当完全,剩下奥氏体量很少,可以一同获得较高的硬度、耐磨性及尺度稳定性。但本钱较高,只适用于形状凌乱的零件。
    流态化床淬火的运用也日益广泛。因其冷却速度可调(恰当于空气到油的冷却才能),且在表面不构成蒸汽膜,故工件冷却均匀,挠曲变形小。由于冷却速度可在恰当于空冷至油冷的范围内调度,因而可完结程序控制冷却进程。它可以代替中止淬火、分级淬火等规程来处理形状凌乱、变形要求严格的重要零件及工模具。

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