不同热处理方式对奥贝球铁组织性能的影响
发布时间:2016-11-18 19:11 来源:tommy 阅读:
钢中贝氏体组织一般由贝氏体铁素体和其间分布的渗碳体组成。为了避免贝氏体碳化物BC 的出现,在奥贝球铁中加入Si、Al 等阻碍碳化物析出的合金元素,并在适当的冷却条件下,渗碳体的析出就会完全被抑制,使得形成的贝氏体为由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成。贝氏体铁素体和马氏体都是碳在a-Fe中的过饱和固溶体, 其差别仅在于它们的过饱和碳量有所不同。研究表明,奥氏体化温度和奥氏体化后的冷却方式显著影响钢的组织和性能,故作者就奥氏体化温度和奥氏体化后的冷却方式对奥贝球铁的组织和性能的影响进行了研究实验。
在不同奥氏体温度下,随着奥氏体温度升高,空冷和等温处理后试样硬度有一定的降低,这是由于大量碳化物溶入奥氏体中,冷却过程中由于冷速过快,溶入奥氏体中的碳化物不能全部析出,基体中高硬度相比例减少,导致硬度降低[8]。在相同奥氏体化温度下,空冷时的硬度最大,其次是等温处理,炉冷时候的硬度最低。这是因为空冷时冷却速度相对于炉冷和等温处理的速度比较快,碳原子在奥氏体中扩散不够充分,因此冷却过程中富碳奥氏体将部分转变成硬度较高的马氏体组织,使得马氏体的过饱和度增大,也提高了碳在马氏体中的固溶强化的作用;等温处理后的试验用钢也是采取空冷,只是冷却速度不如空冷速度大,最终获得马氏体组织相对少,所以硬度相对低些。炉冷速度最慢,碳原子得到充分的扩散,铁素体中含碳量降低,M/A 岛状组织数量减少,固溶强化作用减弱,因此硬度最低。
在不同热处理后,不同热处理工艺下的冲击韧性随不同奥氏体化温度及冷却方式的变化情况如下:880℃奥氏体化时:炉冷42.7J, 空冷75.7J,320℃等温51.3J, 300℃等温45J, 910℃奥氏体化时:炉冷46.3J;空冷77.3J;320℃等温54.7J;300℃等温49J。
根据实验结果可以得出,当奥氏体化温度相同时,空冷得到的试验用钢冲击韧性最好,其次是等温处理得到的试验用钢,炉冷得到的试验用钢的冲击韧性最差。其中等温温度为320℃时的冲击韧性优于等温温度为300℃的冲击韧性。空冷时冷速比较快,碳原子扩散不够充分,形成的M/A岛状组织细小,并且数量较多,与贝氏体铁素体相间分布,并且冷速较快无碳化物析出,稳定的奥氏体对裂纹的扩展起阻碍作用,因而提高了试验钢的韧性。等温处理时,主要得到下贝氏体组织,碳化物均匀细小的分布在铁素体片内,起到弥散强化的作用,有利于阻碍裂纹的传播,从而表现出较高的冲击韧性;等温温度为320℃时的冲击韧性优于等温温度为300℃的冲击韧性,由于等温淬火温度较低时,相变驱动力很大,贝氏体将在过冷奥氏体中的贫碳区沿惯习面切变大量生核,而且温度很低,碳的扩散能力小,不能在奥氏体中作长距离扩散。随等温淬火温度提高,组织中残余奥氏体数量增加,从而使材料的冲击韧度提高。
结论
1、本试验钢经过不同热处理后所得到的组织基本为粒状贝氏体,在炉冷的时候组织特征是粒状贝氏体+块状铁素体,空冷的组织主要为粒状或板条状贝氏体跟少量马氏体组织组成的混合组织;等温处理后得到的组织主要是贝氏体铁素体+残留奥氏体的混合组织。
2、在不同奥氏体温度下,880℃奥氏体温度处理后试样相对910℃奥氏体温度处理后试硬度增加,而冲击韧性有所降低。
3、在相同奥氏体化温度下,空冷时的硬度最大,、等温处理硬度其次,炉冷时候的硬度最低;空冷时的冲击韧性最大,等温处理冲击韧性其次是,炉冷时候的冲击韧性最低。