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如何控制殘留奧氏體

鋼鐵零件淬火后總會或多或少的留有一些未轉化的殘留奧氏體。過多的殘留奧氏體對零件的使用壽命和硬度不利,會造成軟點和尺寸的不穩定性,但適量的殘留奧氏體可以提高零件的疲勞強度。我們可以通過控制殘留奧氏體來控制產品質量和使用壽命,以達到預期效果。


1.殘留奧氏體對各類零件的影響

(1)滾動軸承要求有良好的耐磨性、高的滾動疲勞強度和好的尺寸精度穩定性,在常用應力水平下殘留奧氏體對疲勞壽命影響不大。實際生產中軸承鋼淬火后,一般不經過冷處理。


(2)齒輪一般也不需冷處理。殘留奧氏體有利于其疲勞壽命的增加。


(3)對工具鋼,殘留奧氏體可增加耐沖擊性。對于切削工具,殘留奧氏體降低硬度使切削性能變壞。對鉆頭、絲錐等主要承受扭轉應力的工具,適量的殘留奧氏體是有利的。對壓力加工的模具鋼,尤其沖頭適量的殘留奧氏體是有益的。殘留奧氏體相對于馬氏體來說,殘留奧氏體似海綿,可緩沖沖擊,提高韌性,提高表面接觸疲勞強度,延長沖頭使用壽命。


(4)對量具,殘留奧氏體不利于保證尺寸精度,必須用冷處理盡可能地消除殘留奧氏體。


2.殘留奧氏體影響因素分析

隨著合金元素的提高,含碳量的增加,淬火中間停留或冷卻速度緩慢,淬火溫度提高,都會使殘留奧氏體增加。淬火時冷卻中斷并等溫停留,會使馬氏體最終轉變量減少,殘留奧氏體增多,這就是奧氏體的熱穩定化。含碳量在共析點0.8左右,殘留奧氏體在25%以下,殘留應力為壓應力。零件滲碳后表面含碳量高,淬火后殘留奧氏體增多。


決定殘留奧氏體含量的主要因素分別是:

(1)原材料合金元素的影響:Mn、Ni、Cr合金元素使淬火后殘留奧氏體增加。

(2)原材料碳含量增加,使殘留奧氏體增加。

(3)熱處理工藝上,奧氏體化溫度提高,淬火溫度提高,淬火終止溫度提高,淬火冷卻速度減弱,淬火中間停留,都會使殘留奧氏體增加。在零件材料確定的基礎上,熱處理適當降低淬火溫度,增加冷處理(延續淬火)等都是減少殘留奧氏體的有效措施。零件經淬火冷處理回火后殘留奧氏體均≤10%,GCr15軸承鋼一般在5%左右。


3.減少殘留奧氏體措施

一般熱處理淬火后進行馬氏體轉變,同時不可避免地會出現殘留奧氏體。要消除或控制殘留奧氏體,主要有以下幾種方法:


(1)增加冷處理。冷處理是淬火得延續其實質是降低冷卻終止溫度,使殘留奧氏體進一步轉化為馬氏體。這在GCr15的柱塞偶件中廣泛運用,是促使殘留奧氏體轉變的最有效的方法。一般殘留奧氏體控制在10%以內。


(2)用貝氏體淬火取代馬氏體淬火,即提高淬火終止溫度,一般在Ms點附近等溫,使反應生成鐵素體和滲碳體形成的針狀下貝氏體的類平衡組織,因不進行馬氏體轉變,而減少殘留奧氏體。


(3)熱處理工藝參數調整:①低碳鋼滲碳時控制碳勢,控制表面碳含量,控制氮碳化合物及碳化物級別,從而控制殘留奧氏體。②降低奧氏體化淬火溫度,淬火后立即回火,也可減少殘留奧氏體的含量。③提高回火溫度。可使鋼中殘留奧氏體轉變為馬氏體或分解,從而減少殘留奧氏體。低于200℃回火,鋼中殘留奧氏體不分解。經過200~300℃回火,鋼中殘留奧氏體開始分解為下貝氏體。高于300℃回火,鋼中殘留奧氏體完全分解。在高速鋼560℃回火冷卻時一部分殘留奧氏體發生馬氏體轉變,提高硬度,減少殘留奧氏體。


(4)碳氮共滲時,氨氣及碳氮化合物導致殘留奧氏體增多。采用滲碳+淬火工藝取代碳氮共滲淬火,經過冷處理后可使在500倍放大鏡下肉眼觀察不到,殘留奧氏體基本小于10%或5%。


4.生產運用

在具體生產中,運用于CB18、CPN2.2-0401挺柱體、滾輪襯套滲淬后殘留奧氏體的控制。通過控制氣氛,氨氣通入量由40~80L/h,調整至20 L/h;丙烷控制在200 L/h,控制減少表面氮碳化合物及碳化物。降低淬火溫度:由850℃調整至820~830℃,增加冷處理,回火溫度由180℃提高到200℃等一系列工藝參數調整措施,使結果大為改善,控制殘留奧氏體小于10%,達到技術要求。


錐閥材料20Cr,原采用碳氮共滲淬火+冷處理+回火,殘留奧氏體超標。改為滲碳+淬火,控制滲碳時碳濃度1.0%,冷處理+回火,取得理想效果,使殘留奧氏體在500倍放大鏡下肉眼基本觀察不到。殘留奧氏體小于 10%,達到技術要求。


隨著表面碳化物減少,殘留奧氏體減少。因此控制碳勢可控制殘留奧氏體。根據實際生產經驗,零件材料、熱處理工藝及殘留奧氏體控制范圍見附表。對應金相組織分別如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示(均已是回火狀態)。

不同材料及熱處理工藝的殘留奧氏體控制范圍

材料

熱工藝

殘留奧氏體控制范圍

備注

20Cr、16MnCr5 低合金鋼

碳氮共滲淬火+冷處理

≤10%~15%

見圖1

20Cr、16MnCr5 低合金鋼

碳氮共滲淬火+冷處理,控制碳勢

≤10%

見圖2

20Cr、16MnCr5 低合金鋼

滲碳+淬火+冷處理

≤10%

見圖3

軸承鋼

馬氏體淬火+冷處理

≤10%

見圖4

軸承鋼

貝氏體淬火

≤2%

見圖5

 
圖  1

圖  2

圖 3

圖  4


圖  5

通過金相圖片對比分析,20Cr等低碳鋼滲碳淬火,碳氮共滲淬火由于氨氣的通入,在提高表面硬度、表面生成氮碳化合物的同時也會使淬火時表面殘留奧氏體增多。爐內碳勢過高,表面形成大塊碳化物,也會使表面殘留奧氏體增多,如圖1所示。通過冷處理可轉化掉部分殘留奧氏體而使殘留奧氏體降低,如圖2所示。不通入氨氣,光滲碳、淬火+冷處理,則殘留奧氏體會很少,如圖3所示。GCr15軸承鋼采用馬氏體淬火+冷處理+低溫回火,殘留奧氏體約5%,如圖4所示。用貝氏體等溫淬火,則殘留奧氏體小于等于2%(均由上海交大X射線電鏡法測量),如圖5所示。

作者:唐學哲

單位:無錫威孚高科技股份有限公司

來源:《金屬加工(熱加工)》雜志

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2019年12月11日 13:02 诛笑靥 [内蒙古自治区阿尔山市网友]

这篇文章我收藏了。

2019年12月11日 11:00 [陕西省市辖区网友]

油田管你们能做不?

2019年12月11日 10:30 [辽宁省市辖区网友]

Technical leaders

2019年12月11日 9:24 三顾茅庐 [湖南省沅陵县网友]

你们钢管的光洁度怎么样?

2019年12月11日 7:52 黠心明 [广东省市辖区网友]

Professional manufacturer!

2019年12月11日 7:28 倩人提刀 [河北省高邑县网友]

我们是电动车厂,30*4 你们什么价格?发报价单到:ergre74ef@189.cn 谢谢。

2019年12月11日 7:26 花落半歌 [河南省焦作市网友]

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2019年12月11日 5:38 [广西壮族自治区平南县网友]

你好,我们是拉伸机厂,你们的管子要不要用到拉伸机?

2019年12月11日 4:45 [海南省琼海市网友]

你好 我们是做直线度测量仪的 请问你们有需要不?

2019年12月11日 4:18 细纱 [湖北省西陵区网友]

Quality is the first!

2019年12月11日 3:06 [江苏省灌南县网友]

12*1有现货吧?帮我来500公斤,QQ联系!735846298

2019年12月11日 1:57 [河北省深泽县网友]

垃圾,问你们定个管子还要起定量,没有5吨还不给做。

2019年12月11日 1:53 [湖北省襄阳市网友]

The service is good!

2019年12月11日 1:41 泣幽鬼 [广西壮族自治区合山市网友]

好文,强推!收藏了!

2019年12月11日 1:22 烟花沼泽 [辽宁省网友]

Good quality

2019年12月11日 0:27 演绎轮回 [河南省焦作市网友]

这就是专业知识,收葳了!

2019年12月10日 23:43 悬梁刺股 [广东省罗定市网友]

专业知识 收藏了 后面慢慢研读。

2019年12月10日 22:47 [四川省自贡市网友]

上次问你们定的 1吨10*1的无氧退火的管子 太软了一受力就弯,下次帮我退生点。

2019年12月10日 22:14 [四川省阿坝藏族羌族自治州网友]

有技术 走遍天下都不怕呀..

2019年12月10日 21:31 [浙江省永嘉县网友]

Could you please represent our German products?

2019年12月10日 20:07 [广东省徐闻县网友]

专业好文章!

2019年12月10日 19:58 [黑龙江省兰西县网友]

你们有多少台轧机?

2019年12月10日 18:09 [重庆市网友]

邦迪管你们能不能做?

2019年12月10日 16:36 太滥情 [湖南省麻阳苗族自治县网友]

3*1的超小口径的管子 可以做不?

2019年12月10日 15:28 [湖南省常宁市网友]

你好,我是做检测仪器的,你们钢管要用光普仪不?

2019年12月10日 15:24 罂粟 [陕西省太白县网友]

EN10305的标准怎么下载?直接发我邮箱吧:reqw342008@126.com 谢谢。

2019年12月10日 14:53 神色自若 [江西省金溪县网友]

DIN 2391 最新标准是哪一年的?可以发一份给我吗我的邮箱是:gsrea154354@sohu.com

2019年12月10日 14:32 [辽宁省铁西区网友]

你这篇文章我在钢管博客微信公众号上面看过了,到底是谁是原创呀!

2019年12月10日 13:44 [广东省武江区网友]

兄弟,问一下,你们的常州精密钢管博客是怎么推广的!访问量这么大!我也做了个博客,和你们不一个行业的。

2019年12月10日 13:10 灵瞳

好文章!收藏了。

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