【安徽化工】重新认识亚共析钢淬火加热温度与保温时间.pdf

41.重新认识亚共析钢淬火加热温度与保温时间
陈玉华
(安微化工学校安微安庆246005)
摘要】钢铁热处理的目的是改善其细织,提高其机械性能延长机械零件的使用寿命。然而,该
工と大量消耗能源。我国机械工业正在服役的热处理设各中,电炉约占90%,年耗电量将近90亿度,经
过多年努力,虽然全国热处理平均电耗已由1978年的约1600/,下降到目前的约1000/1,但是与工业
发达国家相比仍有很大差距,我国平均处理1吨.件的耗电量比日本和欧美要多2全3倍。热处理能
耗绝大部分用于加热和保温。因此,为了降低能耗,降低庐品成本,应在满足热处理质量前提下,尽可能
降低加热温度,缩短保温时间。随着科学技术的发展,测试手段的完善提高,对加热温度、保温吋间与热
处理后钢材性能之间关系有了新的认识。本文探讨亚共析钢的淬火加热温度与保温时间
【关键词】亚共析钢淬火加热温度保温时间
1.降低亚共析钢加热温度
传统工ど要求亚共析淬火需加热到Ac3+(30-50)℃,保温一定时间,获得单相奥氏
体组织,淬火后获得单相蚂氏体组织,回火后,其强度、使度高,又有一定的塑性、韧性。若
加热温度在Acl~Ac3,如图1,得到铁素体和奥氏体双相组织,淬火后,奥氏体转变为马
氏体,铁素体被保留下来,铁素体的强度、硬度低,塑性、韧性高,因而使得淬火、回火后,钢
的强度、硬度降低,机槭性能变差。
HIRC
912
727
30
u
2(0
亡
0.0)7
C%.
了40
760
40℃
图1加热时F。-FgC状态图上各临界点位置图245钢淬火回火性能与温度的关系
但近年来,国内外许多研究者发现,在高强度低温回火马氏体基础上,分布恰当数量
大小、形态的第二相组织,如铁素体,可使材料在具有高强度的同时,能明显提高材料的塑
性、韧性,得到单一回火马氏体组织所得不到的强韧性配合,使之具有较高的疲劳强度,较
高的冲击韧性值,较低的疲劳裂纹扩展速率等。
试验证明:材料60D钢,试样为NPL,在疲劳试验机上做疲劳试验。不同淬火组织
应力水平与试样断裂前循环次数关系如表1。
表160D钢疲劳裂纹孕育期NO值
へ组织状态
单一马氏体
马氏体+铁素体
力水平
180MPA
5,5×104
9.7×104
240MPA
由表1中数据可知,马4氏体十铁素体组织比单一马氏体组织具有更多的成力循环次
数,从而具有更高的疲劳强度。因此,从60D钢疲劳强度看,淬火加热时某些亚共析钢
并不需要获得单一马氏体组织,即并不需要加热到Ac3+(30-50)℃;相反,获得马氏体
十铁素体双相组织,性能更好.即加热温度可在Acl~Ac.3。
图2表示45钢不同的奥氏体化温度与淬火回火后性能间的关系。15钢Ac3温度为
802℃C,从图中可见,无论从抗拉强度、使度、冲击韧性哪个单相来看,加热温度不需高到
Ac3+(30-50)℃,而从综合机械性能来看,加热温度至可略低于Ac3,即加热时得到
的是奥氏体十铁素体组织,淬火后得到的是马氏体十铁素体组织。
2.缩短保温时间
传统理论要求,死共析钢加热到Ac3+(30-50)℃C,需保温一定时间,促使铁素体向
奥氏体转变,以及渗碳体溶解到奥氏体中,另外必须继续延长保温时间,以使奥氏体中含
碳量趋于均匀。
但许多资料指出:亚共析结构钢在加热到Ac3温度,奥氏体均匀化过程发展枚为迅
速,即使均匀化不充分,淬火后对其机械性能也无多大影响,有时甚至会提高材料的某些
机械性能。如含碳为0.45%钢棒(F20)在调质过程中、淬火加热时,不同保温时间的性能
无大变化见表2。
表2F20mm5钢棒830℃淬火,550℃回火后性能
加热时间
备注
(min)
Mpa
a
. m/ cm
812.4
908.7
16.
56
10.4
保温时间为零
808,3
884.8
17.0
60,0
10,9
短时间保温
20
814.9
902.8
17
59.1
短时间保温
图3为0.57%碳钢加热、保温时间与淬火后性能关9o
11
系可以看出:长时间加热保湿的强初性反而有下降趋
势。因此亚共析结构钢淬火加热时不需要奥氏体的均12
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匀化,即可缩短保温时间,其性能并不差。
3.结论
(1)铁素体本身强度、硬度低、塑性、韧性高,但不能
0.2
因此而认为马氏体基体上分布有铁素体而削弱了材料
的机械性能,相反,?要铁素体大小、形态、数量分布得图30.57%碳钢加热保持时间与
当,且能提高钢铁材料综合机械性能.
性能的关系
(2)有些亚共析钢淬火处理加热温度不需要传统工艺要求的Ac3+(30-50)℃那么
高,加热温度甚至可略低于Ac3温度。
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