热处理工艺对钢微观组织的影响-精品文档.docx

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1、热处理工艺对钢微观组织的影响属于热作模具钢，我国的牌号是，是在碳素工具钢中参加、等合金元素而构成的钢种，在中温下的综合性能好，可空冷淬硬，广泛应用于锻模、压铸模和挤压模，是目前应用最广泛的热作模具钢种之一由于钢中合金元素含量可到达左右，合金元素改变了铁碳平衡相图，共析点左移，属过共析钢，在凝固经过中出现二次网状碳化物，假如熔炼和凝固经过控制不当，还会出现和的一次碳化物和合金元素的偏析目前很多国内生产厂家的钢锻前热处理为简单的球化退火，退火温度低，合金元素不能得到扩散，一次碳化物不能充分熔解，造成组织中存在粗大的一次碳化物，偏析也特别严重，锻造后构成局部的链状碳化物，强烈影响模块的冲击韧度前期研

2、究表明，高温正火球化退炽热处理工艺加热温度高，冷却速度快，有利于减少合金元素的偏析，获得分布均匀二次碳化物、细小的组织本文对前期的预备热处理进行了后续的最终热处理工艺，即淬火回火淬火温度对钢的最终性能具有重要的作用，假如淬火温度过低，碳化物溶解不充分，钢的淬透性下降，回火的稳定性降低，硬度达不到要求，温度过高又会导致奥氏体晶粒长大，大量碳化物溶入基体，淬火后出现针状马氏体，且硬度过高，增加热应力，服役容易开裂和折断因而，有必要研究淬火温度对钢的组织和性能的影响，优化淬火工艺，获得组织均匀而细小、弥散程度高、硬度适中的钢，进而提高其后续使用性能实验材料的制备试验用钢通过电炉熔炼真空精炼电渣重熔获

3、得铸锭，将电渣重熔后的铸锭进行锻造在进行锻造前，首先将铸锭送至天然气加热的热处理炉，以一定的加热速度将铸锭加热到，在该温度下保温，由于加热温度高，保温时间长，碳化物能够到达充分的熔解，合金元素的扩散能力也得到了提高，能够大大改善合金元素的偏析锻造时，控制始锻温度为，终锻温度不得低于，保证锻件不硬化，并且保证横向和纵向都锻透，锻造比，将锻造后的钢送入热处理炉进行热处理试验用钢化学成分见表。实验结果及分析高温正火球化退火目前国内大多数生产厂家对钢的预备热处理工艺是简单的球化退火，并未加高温正火研究表明，在球化退火前进行正火有利于细化组织和碳化物均匀分布，但正火工艺的研究大多集中在左右，通过相图分析

4、发现，实现钢完全奥氏体化温度为左右，因而，采用进行正火的温度偏低为了使碳化物充分熔解，合金元素得到扩散，进一步提高了正火温度，到达如图所示，采用高温正火球化退火的工艺其球化效果非常明显，球化率在以上，偏析得到大幅度的改善，晶粒度在级左右，到达了北美压铸协会标准评级淬火温度对钢组织的影响淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织在奥氏体晶粒长大不明显的情况下，适当地提高淬火温度能够加速碳化物的溶解，使奥氏体中含碳量和合金元素量增加，提高淬透性的同时可提高淬火后的硬度，进而在随后回火经过中能够进一步析出弥散的、细小的碳化物，这种组织有利于提高材料的热疲惫性

5、能和回火稳定性，可充分发挥钢的潜力本文选择的淬火温度为、，保温，油淬图所示为分别在、炉中保温后在油中淬火所得的显微组织通过观察发现，不同保温温度的钢淬火后的主相均为马氏体，同时还有残余奥氏体和碳化物，随着淬火温度的提高，碳化物的尺寸和数量减少，但是其晶粒尺寸也得到了相应的增大，这是由于温度的提高导致在奥氏体化经过中，奥氏体晶粒尺寸长大而构成的为了进一步观察不同温度淬火下钢的组织，对试样做了扫描电镜分析图所示为通过电镜扫描观察到的分别在、炉中保温后在油中淬火所得的显微组织通过观察发现，钢在在淬火时，其未溶碳化物的尺寸大小不一，最大的碳化物能够到达十几个微米，当提高淬火温度到时，未溶的碳化物的尺寸

6、较小，但也存在个别的大尺寸碳化物其主要原因是在较低的温度下进行保温，奥氏体成分还没有足够均匀化，碳化物溶解较少，尤其是大尺寸的碳化物熔解不充分，导致淬火后碳化物组织不均匀；而在和淬火后，碳化物进一步得到了减少，其中在淬火组织碳化物均匀，而在淬火组织中只存在少量的碳化物，且碳化物的尺寸只要几个微米在的温度范围，碳化物的含量随着温度的升高而下降，当温度到达时，碳化物全部固溶进奥氏体中研究表明，随着淬火温度的提高，碳化物溶解得愈加充分，当淬火温度为，保温时间为时，钢的中碳化物几乎全部溶解固然这会提高组织的稳定性，但是在后续的回火经过中，不利于碳化物的析出进而强化组织由于，淬火经过中未溶解的碳化物能够

7、作为回火经过中碳化物析出的形核质点，且过高的淬火温度还会导致奥氏体晶粒的长大，当淬火温度高于时，奥氏体晶粒有明显的长大因而从组织上分析，本文选取淬火温度，保温为淬火工艺，能够保证奥氏体化经过中晶粒不急剧长大，一部分溶解的碳化物能够提高组织的稳定性、淬透性和淬硬性，未溶解的分布均匀、细小的碳化物能够作为后续回火时的碳化物析出形核质点淬火温度对钢硬度的影响图为淬火温度对钢硬度的影响，由图可知，随着淬火温度的升高，钢的硬度也随之增大，其主要原因是：一方面是淬火温度增加，冷却速度得到了提高，组织中构成的马氏体含量增加，硬度提高；另一方面原因是随着淬火温度的提高加速了合金碳化物的溶解，使淬火后马氏体中的

8、碳和合金元素增加，进而提高钢的淬透性和淬硬性，淬火后的硬度自然得到了提高当淬火温度为时，钢的硬度最大，这对提高钢的耐磨性是有利的，但是在该钢的基体上出现了裂纹，如图所示因而，本文研究的个淬火温度，在保证硬度的同时又不出现裂纹，选取是适宜的淬火温度对回火组织的影响对热作模具钢来讲，碳化物细小均匀分布在基体上，对组织的强化是有利的，因而要求淬火后进行后续的回火处理，使淬火熔解的碳化物有一部分从新弥散析出，产生两次硬化现象研究表明，采用同样的回火工艺进行二次回火后，其组织愈加稳定和均匀，且硬度适中，有利于提高热挤压模具的使用寿命，回火马氏体基体及其上分布的碳化物是决定钢力学性能的本质因素图为经过，保

9、温，不同淬火温度对二次回火组织的影响淬火构成裂纹，不分析该热处理回火组织比照图和图发现，为回火后的组织，为回火马氏体残余奥氏体少量的铁素体碳化物，回火组织中的碳化物颗粒较大，有的碳化物还成链状分布，这是由于淬火温度过低，碳化物熔解不充分，进而影响了回火时碳化物的弥撒析出，且在回火组织中还发现了少量的铁素体，这是由于奥氏体化不充分造成的淬火回火后的组织为回火马氏体残余奥氏体碳化物，此时析出的碳化物尺寸区别较大，不利于性能的均匀性淬火回火后的组织为回火马氏体残余奥氏体碳化物，碳化物弥撒析出，尺寸差异小，且分布均匀，回火马氏体中还有少量的板条状马氏体，这些都有利于钢综合性能的提高图为淬火回火后的硬度

10、，随着淬火温度的提高硬度提高，造成这种现象的主要原因是，淬火温度提高，熔解在基体中的合金元素越多，淬硬性得到了提高结论在高温正火球化退火的预备热处理的基础上进行了淬火回火的最终热处理，随着淬火温度的提高，溶解的合金碳化物增加，未溶解的碳化物尺寸变小，当淬火温度为，保温，合金碳化物几乎全部溶解淬火温度越高，溶解的合金碳化物越多，熔入基体的合金和碳提高了钢淬硬性，淬火硬度随着淬火温度的提高而提高对淬火组织进行了二次回火，回火后的硬度较淬火硬度低随着淬火温度的提高，回火析出的碳化物愈加细小均匀，回火组织以回火马氏体残余奥氏体碳化物为主，只要在较低的淬火温度下出现少量的铁素体组织通过对回火组织和硬度的分析，对的淬火回火最终热处理工艺进行了优化，优化工艺方案为淬火温度，保温，油淬，回火温度，保温