北京科技大学金属学4-4工具钢.ppt

淬火钢能否用于实际使用组织？？ 高速钢回火 a. 目的是从马氏体中析出弥散M2C和MC碳化物，产生次生硬化效应和消除残留奥氏体和淬火内应力; b. 在400℃以下回火时，仅从马氏体中析出少量 M3C合金渗碳体； c. 大于450℃时，基体中钨、钼、钒等原子开始扩散，M3C溶解。钨钼M2C型碳化物和钒的MC型碳化物弥散析出产生二次硬化，并在560℃达到硬度最高值，硬度为HRC63—65。 d. 此时，基体中仍保持有质量分数为0.25%左右的碳和较高含量的钨钼钒铬，有很高的抗 回火软化能力。 e. 淬火后的残留奥氏体合金度高，稳定性大，在回火加热过程中不分解，在500--600℃间保温时也仅从中析出合金碳化物，使残留奥氏体合金度有所降低，因而 Ms点升高，在冷却到低温时，部分残留奥氏体发生马氏体转变，残留奥氏体量由20—25%减少到约10%左右。 f. 但还需要进一步降低，并且要消除新产生马氏体引起的内应力，所以高速钢需要在560℃三次回火。钢的性能提高：硬度不降低，抗弯强度进一步提高。 1240℃ 560℃ 560℃ 560℃ 淬火 有相当的碳化物溶解，合金度 有M2C、MC型碳化物析出、残留奥氏体合金度降低、Ms升高、形成马氏体。 马氏体、残留体奥氏体、碳化物 复习题: 1、轴承钢的非金属夹杂物有什么危害？对氧的控制有什么意义？ 2、碳化物的不均匀性的含义是什么？ 3、轴承钢中为什么对金属Ti有严格的限制要求？ 10、弹簧钢 (1) 弹簧的工作条件和对性能要求 弹簧钢的定义：用于制造各种弹簧的钢种； 主要作用： ① 吸收冲击能量，缓和机械的振动和冲击作用； ② 储存能量使其它机件完成事先规定的动作（释放）； ③举例： 用于汽车上、拖拉机和机车上的板弹簧，除了承受车厢及载物的巨大重量外，还要承受因地面不平所引起的冲击载荷和振动，使汽车、火车等车辆平稳运行； 汽阀弹簧等，可以保证机器和仪表的正常工作。 性能要求 ①高的弹性极限或屈服极限和高的屈强比（σ0.2/σb); ②高的疲劳极限，以保证弹簧在长期的振动和交变应力作用下不产生疲劳破坏； 为了满足成形的需要和可能承受的冲击载荷，弹簧钢应具有一定的塑性和韧性； 一些在高温及易蚀条件下工作的弹簧，还应具有良好的耐热性和抗蚀性。 (2)弹簧钢的化学成分 由于弹簧钢的性能要求以强度为主，因此它的化学成分有以下特点： 1）中、高碳：目的是提高弹性极限和屈服极限。一般碳素弹簧钢的含碳量为0.60—0.90%,合金弹簧钢含碳量为0.50-0.70%。 2）加入Si、Mn Si和Mn是弹簧钢中经常应用的合金元素，目的： 提高淬透性（实际工艺要采用淬火）； 强化铁素体（固溶强化），提高钢的回火稳定性，使在相同回火温度下具有较高的硬度和强度，其中Si的作用最大； Si使碳的石墨化倾向加大，使钢加热时易脱碳； Mn增大钢的过热倾向（奥氏体晶粒易长大）。 3）加入Cr、V、W 为了克服Si-Mn钢的缺点，加入这些碳化物形成元素： 防止钢的过热和脱碳； 提高淬透性（主要是 Cr )； V、W可以细化晶粒，并可保证在高温下仍具有较高的弹性极限和屈服极限。 (3) 弹簧钢的冶金质量要求 1）高纯净度，T[O]含量控制在15ppm以下； 2）夹杂物的减少和变性处理，尽可能形成塑性易变 形夹杂物。对于高碳高强度弹簧钢丝，为了防止冷拉加工时断丝，要求钢中非金属夹杂物必须为塑性夹杂物，且尺寸小于15?m； 3）表面质量要求优良，特殊情况下要求表面处理。很多疲劳破坏是从表面开始的。 (4) 弹簧钢的类型 1）碳素弹簧钢： 用于制造小截面（直径12—15mm）弹簧，缺点是淬透性差；当直径大于12—15mm时在油中不能淬透； 作成的弹簧是用冷拔钢丝和冷成形法制成的。 2）合金弹簧钢 一般以Si—Mn钢为基本类型：65Mn、65Si2Mn淬透性显著优于碳素弹簧钢，制造的弹簧尺寸可以大得多。 (5)弹簧钢的热处理工艺和组织 1）淬火和中温回火 在淬火加热时，为了防止氧化和脱碳，应尽量采用快速加热（盐浴或带有保护气氛的炉中）； 淬火后尽量快回火，以防延迟断裂。 2）组织 对于含Si弹簧钢，回火温度一般为400--500℃，其组织为回火屈氏体； 此时马氏体已经充分分解，分解出的渗碳体以细小颗粒状分布在α相基体上； α相的回复过程已充分进行，片状马氏体的孪晶结构已经消失，开始多边形化； 残余奥氏体已经分解，内应力大幅下降。 (6)弹簧钢的表面质量 对使用寿命影响很大，表面微小的缺陷如脱碳、裂 纹、夹杂、斑痕等，可使弹簧钢的疲劳强度降低，因此，用喷丸处理来进行表面强化，使表面层产生残余压应力，提高疲劳强度。 弹簧钢热处理后的力学性能 钢号 热处理制度