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钢的淬火
更新时间:2024-06-28 点击次数:120次

控制马氏体、贝氏体组织形态及其组成的淬火


01
中碳合金钢的超高温淬火

   中碳合金钢经正常温度淬火后,一般得到片状马氏体与板条状马氏体的混合组织。片状马氏体的存在对钢的断裂韧性不利。提高中碳合金钢的淬火温度,有利于在淬火后得到较多的板条状马氏体,研究指出,4340钢(相当于40CrNiMoA钢)采用高温(1200℃)淬火(油冷)后与正常温度(870℃)淬火相比,其断裂韧性可提高约70%。其原因是超高温淬火后得到的几乎都是板条状马氏体,而且在马氏体板条周围有1×10-5~2×10-5mm厚的残余奥氏体薄膜存在,这种薄膜很稳定,即使冷至液氧温度(-183℃)也不转变,它对高的局部应力集中不敏感,不易产生裂纹,故能提高断裂韧性。此外,高的奥氏体化温度可以使合金碳化物完全溶解,并且也抑制了脆性元素沿晶界的析出,因而也对改善断裂韧性产生有利影响。但是超高温淬火后往往得到粗大的晶粒,其冲击韧性值较低。因此,这种工艺尚有待于进一步研究。

02
高碳钢的低温短时加热淬火

高碳钢在采用普通淬火工艺时,往往得到片状马氏体组织,此时具有较高的脆性。但如适当控制淬火加热时奥氏体的碳含量,也可使淬火后得到以板条状马氏体为主的组织,使钢在保持高硬度的同时,还具有良好的韧性。高碳钢采用快速加热至略高于Ac1的温度、短时保温淬火,可以实现上述要求。这是因为低温短时加热时可以得到较细的晶粒,而且奥氏体的碳含量较低,使Ms点较高,故淬火后可得到以板条马氏体为主加细小碳化物的组织。这是保证其具有较高强韧性的原因。但是,为了使低温短时加热淬火取得好的强韧化效果,对淬火前的原始组织有一定的要求,即其碳化物应尽量细小。

应当指出,上述工艺只适用于碳质量分数高于0.5%的钢,对碳含量低于此限的钢,强韧化效果则不明显。


03
连续冷却时的冷却速率获得复合组织的淬火

   一般贝氏体转变总是优先在贫碳区开始的,随着贝氏体转变量的增加,由于碳不断向奥氏体中扩散,使未转变奥氏体中的碳含量愈来愈高,从而增加了奥氏体的化学稳定性而使之难于转变;同时由于贝氏体的比容比奥氏体大,产生了一定的机械稳定化作用,这也不利于贝氏体转变的继续进行。至于转变不完全性随温度升高而愈加显著的原因,可能主要与温度较高时使奥氏体与贝氏体间的自由能差减小,从而使相变驱动力减小有关。同时也应考虑到,转变温度愈高,将愈有利于碳原子的扩散而形成更多的柯氏气团,从而增强未转变奥氏体热稳定化倾向的作用。但应指出,当钢的Bf点低于Ms点,亦即在Ms点以下仍可发生贝氏体转变时,随等温温度降低,贝氏体的转变量则愈来愈少。显然,这是由于在Ms点以下大量马氏体的形成所引起的机械稳定化作用的结果。


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