北京科技大学金属学4-3渗碳钢.ppt

液析碳化物的照片 ③ 为消除或改善液析碳化物，生产上采取以下措施： 控制钢中铬和碳含量在中下限； b. 改进浇注工艺，如选用合适的浇注温度和高的凝固速度等；(改善偏析) c. 采取大的锻压比以破碎巨大的碳化物，使成分偏析在成材过程中通过多次加热和形变得到充分的扩散，以改善碳化物液析； d. 通过扩散退火可以消除碳化物液析，加热到1150--1160℃莱氏体共晶区域开始熔化，元素的扩散过程大大加快，液析碳化物能很快消除。 ④ 带状碳化物 a. 这是钢液凝固时产生的枝晶偏析而引起的，在各枝晶之间产生C、Cr偏析，从而引起成分和组织的不均匀性; b. 钢在热变形时，这些富碳富铬区域沿轧制方向被延伸，结果在钢材中就形成了带状碳化物。 c. 它与液析碳化物（一次碳化物）不同，是从奥氏体中析出的（二次碳化物）。它们二者的共同之处是均有偏析引起的。当偏析程度小时，只出现带状碳化物；而偏析程度严重时，就同时出现液析碳化物和带状碳化物。 d. 为了降低或消除带状碳化物的级别，所采取的主要措施就是钢锭或钢坯进行扩散退火。其它方法与液析碳化物基本相同。 带状碳化物和液析碳化物 带状碳化物 液析碳化物 ⑤ 网状碳化物 轴承钢属于过共析钢，在锻轧热加工之后的冷却过程中，由于碳在奥氏体中溶解度降低，过饱和的碳以碳化物的形态沿奥氏体晶界呈网状析出，随后的淬火不能完全把它消除; 轴承钢中的网状碳化物明显地增加零件的脆性，降低承受冲击载荷的强度。在动载荷的作用下，零件易沿晶界破坏。因此，网状碳化物必须严格控制;(见照片） 网状碳化物的形成与热加工的工艺制度和钢锭（或钢坯）中原始碳化物偏析程度有密切关系。停轧（锻）温度过高及随后冷却速度过慢，均会使钢材中 网状渗碳体(沿原奥氏体析出) 沿网状渗碳体(沿原奥氏体析出)的裂纹 裂纹 渗碳体网 GCr15钢因晶界有较厚的渗碳体网，在外力作用下渗碳体网自身解理而形成沿晶断裂断口 碳化物网的连续性和粗大程度显著增加。钢材中原始碳化物偏析程度大，在碳化物密集的区域容易出现网状碳化物。 消除或减轻碳化物的具体措施 a. 降低终轧温度和强化轧后冷却速度是防止网状碳化物形成的有效措施; b. 为了降低网状碳化物级别，在冶炼方面，应控制钢中碳和铬含量在规格的下限; c. 网状碳化物级别不合格，可采取正火来消除。 ⑥ 我国轴承钢在碳化物控制方面的差距 碳化物颗粒比较大； 碳化物颗粒尺寸大小差别大，不均匀； 碳化物颗粒在组织上分布不均匀； GCr15钢热轧材经850℃正火后碳化物网消失 GCr15钢热轧材经910℃正火后碳化物网消失，碳化物明显粗化、聚集、增多 因此，采用同样的热处理工艺处理后，用日本材料加工的硬度均匀性基本在0.5HRC左右，而用国产材其硬度均匀性在1HRC左右，有的甚至超过1HRC。 (5) 高碳铬轴承钢的热处理 轴承钢的热处理包括两个环节： 1) 球状退火 球化退火的目的： a.降低硬度、消除加工硬化等，便于加工（切削、冷拔等）； b.获得均匀分布的细粒状珠光体，为淬火作好组织上的准备；改善最后热处理的综合机械性能。 球化工艺： a.高碳铬轴承钢的 Ac1为735--765℃，其球化退火加热温度为780--810℃，保温2—6小时，索氏体中片层状碳化物已断开，残存一定量细小未溶碳化物质点，奥氏体成分不均匀，为冷却时获得许多碳化物形核的颗粒状非自发形核核心，得到球状珠光体组织。 b.冷却方式有两种：一种是连续冷却，按冷却速度10--30℃/h冷却到650℃出炉空冷；一种是在700℃等温2—4h，再炉冷到650℃出炉。 GCr15钢热轧材经910℃正火后再经790℃退火后，球化组织不均匀 GCr15钢热轧材经1000℃正火后再经790℃退火后，球化组织均匀、细小 2) 淬火+低温回火为第二个环节（最终热处理） 淬火温度为840℃（为防止氧化脱碳，一般采用保护气氛加热或真空加热）。 经油淬后，可得到隐晶马氏体上分布细小均匀的粒状碳化物，其含量为7—9%，并含有少量残留奥氏体； 淬火后，立即回火，以消除内应力，提高韧性，稳定组织及尺寸。一般采用160℃保温3h或更长，回火后硬度在HRC62—66。（尺寸变化的原因是存在未完全消除的内应力和残余奥氏体。） GCr15钢回火马氏体基体上分布着二次碳化物 未溶碳化物 球化热处理工艺：790℃×6h(20℃/h)+710℃×8h(30℃/h)→600℃出炉； 淬火回火工艺：840℃×30min油淬，170℃×4h空冷 8、渗碳钢 （1）工作条件和性能要求 有不少机器零件，如汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机上的凸轮、活塞销以及部分量具等，均用渗碳钢。 以齿轮为例，分析其工作时受力情况： 1）啮合点到齿根的整个齿面上均受到脉动的弯曲应力作