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        碳化物不均勻性對淬火裂紋的影響

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小許查看手機網址
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        人氣:-發表時間:2017-10-10 09:00【

        所謂碳化物不均勻性,主要指碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網狀及碳化物顆粒的大小和分布不均勻等,它們可能成為斷裂源。人們普遍認為不均勻碳化物增加鋼的淬裂傾向。這在高碳高合金的Cr12型鋼及高速鋼中表現最為突出。這類鋼冶煉澆注時產生嚴重的偏析,大量的萊氏體共晶碳化物堆集于奧氏體晶粒周圍,有時呈網狀分布。這些碳化物在鍛、軋成形過程中雖然可被破碎,但在不同程度上仍保留著各種形式的不均勻性。

        在淬火加熱條件下,具有粗大網絡狀和密集條帶狀的碳化物難以充分溶解,造成鋼材各向異性,尤其是橫向性能顯著降低。碳化物不均勻程度愈大,其抗彎強度、塑性及韌性愈低。在相同加熱條件下,碳化物堆集處碳和合金元素含量偏高,該處熔點低,易出現過燒。該處的奧氏體穩定性大,馬氏體點低;而碳化物分布少的部位Ms點高,這樣就導致了馬氏體轉變的不均勻性和不等時性。當碳和合金元素的富集區向馬氏體轉化時,而低濃度區已完成馬氏體轉變而處于硬化狀態,這就造成較大組織應力,因而增大淬裂傾向。高速鋼碳化物偏析達到5級以上時,按正常溫度淬火,淬裂敏感性激烈增加。

        碳素工具鋼和低合金工具鋼中也存在碳化物不均勻的問題,二次滲碳體或過剩碳化物沿晶界呈網狀分布時,裂紋經常沿碳化物網狀擴展,淬裂傾向較大。網狀碳化物要采用正火來消除。

        帶狀碳化物是鋼錠凝固時形成的枝晶偏析而引起的。鋼錠在熱變形時,富碳富鉻區域沿軋制方向延伸,結果在鋼材中形成帶狀碳化物。’在淬火加熱溫度下,帶間的低碳低鉻區域容易過熱,淬火得到片狀馬氏體;而帶上的富碳富鉻區未溶碳化物較多,不易過熱,淬火得到隱晶馬氏體,還可能由于冷卻不快而形成一部分屈氏體,造成性能不均、各向異性、縱向性能高于橫向,從而增加淬火變形和開裂傾向。應以擴散退火來消除帶狀碳化物。

        在工具鋼和軸承鋼中,在鋼錠凝固過程中,液相中的碳和合金元素富集達到了產生亞穩定萊氏體共晶的成分時,即形成液析碳化物。它是一次碳化物,顆粒大,硬度高,脆性大,與基體結合差,大塊碳化物內部的晶界和微裂紋是斷裂源。因此液析碳化物增大淬火開裂傾向。液析碳化物可采用加大鍛壓比和擴散退火的方法來消除。

        總之,碳化物不均勻性增加淬火裂紋敏感性??刂铺蓟锛墑e是必要的,對于精密刀具,碳化物不均勻性應小于等于3級,一般刀具應小于等于4級,大型刀具應小于等于5級。但是,碳化物超過級別也不一定淬裂,只要適當調整加熱制度和冷卻方式,就能防止淬裂。例如碳化物級別超過5級的高速鋼件,在下限溫度或低于正常淬火溫度15℃條件下加熱,硬度既可達到要求又可避免淬裂。

        除了上述原始組織因素外,冶金生產中鍛造、軋制不當,鋼材上出現的細小裂紋,在淬火處理中擴展開來,暴露于工件表面,形成宏觀裂紋。鋼件內部的發紋、皮下氣泡、嚴重的非金屬夾雜物等在淬火時都可能導致淬火開裂。因此,提高鋼材的冶金質量對防止淬火開裂有重要意義。

        此文關鍵字:淬火

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