連續(xù)冷卻對QT700組織與硬度的影響)

1、實驗報告連續(xù)冷卻對 QT700 組織及硬度的影響技術(shù)一部2009 年 8 月 3 日一、前言金屬材料的熱處理過程一般是有加熱、保溫和冷卻三個階段所組成，其目的是改變金 屬及合金的部組織結(jié)構(gòu)， 使其滿足服役條件所提出的性能要求。 為了使經(jīng)熱處理后得到所要 求的組織和性能，應(yīng)加熱至相變臨界點以上，形成奧氏體，然后再以一定的冷速進(jìn)行冷卻， 根據(jù)冷卻速度的不同，可得到很多不同的組織，有：馬氏體、貝氏體、珠光體等。球墨鑄鐵的基體組織對球墨鑄鐵性能有重要影響，通過改變球墨鑄鐵的基體組織，不 僅可以有效地調(diào)整球墨鑄鐵的強(qiáng)韌性能，而且可以使球墨鑄鐵具有良好的耐磨性能和抗沖 擊性能。對于鑄態(tài) QT700 珠光體

2、含量低，必須經(jīng)熱處理工藝來提高珠光體的含量，增加 QT700的硬度值。將其加熱到奧實體化溫度900 C左右，進(jìn)行冷卻。奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變(+Fe 3C),從而增加珠光體的含量，改善鑄件的組織及性能。目前針對 GMS 小行星架熱處理后，珠光體含量無法提到?，F(xiàn)研究熱處理時冷卻速度對組織的影響，珠光體在不同冷速下的含量差異。二、試驗?zāi)康?、了解奧氏體轉(zhuǎn)變過程。2、掌握熱處理工藝的作用和目的。3、研究 QT700 熱處理時不同冷卻速度下，組織及硬度的變化。4、了解成分不同時對熱處理工藝的影響三、試樣材料和裝置材料： GMS 小行星架澆注系統(tǒng)、硝酸、酒精裝置：輕型臺式砂輪機(jī)、金相試樣拋光機(jī)、 HB-30

3、00B 型布氏硬度計、箱式電阻爐、 電子光學(xué)顯微鏡四、試驗方案1、 分別取GMS小行星架86、87的澆注系統(tǒng)，截取長度為 200mm 的試棒兩根。編 號為86、87。2、 將取好的試棒置于馬弗爐中加熱到900 C,并保溫1小時。3、把加熱的試棒進(jìn)行底端淬火，即下端用水沖，如右圖。時間約7分鐘，致使溫度降到約400 C左右。4、 將冷卻的試棒 86、87，分別在淬火的那段（底端）加工長 15mm、直徑30mm 的圓柱形試樣，從底端依次編好號為1、2、3、4、5、6號。每個試樣在靠近底端的那個 面進(jìn)行硬度測量和金相觀察。五、原始數(shù)據(jù)：硬度及成分、金相組織1、硬度及成分（%）序號硬度HBCSiMnP

4、SCrAlCuTiMg862233.582.060.310.020.000.020.010.460.020.0417903315872073.572.600.310.020.000.020.010.310.020.03558291272、金相組織從金相照片來看，他們的原始組織珠光體含量差不多，但硬度值有點差異，86的硬度值大了不少，從成分來看，86中的銅要高了一些，分析銅對組織及球化的影響，可判斷是銅的作用使得他們的原始硬度存在一定的差異。六、實驗結(jié)果：硬度與組織金相86HBX 100X 4001號4412號3003號2854號2695號2556號24087HBx 100X 4001號4292

5、號2803號2724號2415號2756號255七、結(jié)果與分析1、 從硬度測量來看，試樣86的硬度從1號到6號依次減小。1號硬度很高，高達(dá)441 , 他們的硬度都高于原始硬度。試樣87，從1號到4號硬度也逐漸減小，他們的硬度與試樣86對應(yīng)的差不多。但是 5號和6號硬度有所回升，大小與 2號、3號差不多。2、 從金相照片可看出，試樣 86、87中的1號都是馬氏體組織，試樣 86中從2號到6號組織是以珠光體為主， 其含量逐漸減少。試樣87中的2、3、4號同樣是以珠光體為主， 含量也在逐漸減少，但在 5、6號組織中出現(xiàn)了貝氏體，是一中黑針狀的下貝氏體。3、組織與硬度值基本上是對應(yīng)的，馬氏體的硬度很高

6、，是一種在較低溫度下發(fā)生的無擴(kuò)散型相變；貝氏體的硬度也較高，它是奧氏體在中溫區(qū)發(fā)生的相變；其它的硬度值隨珠光體含量而發(fā)生變化。實際上存在貝氏體組織的硬度值要比實驗中的高，試樣87中5、6號硬度值較低是由于組織中有殘余奧氏體，6號中的殘余奧氏體量就要多，致使其硬度較5號小了不少。因為貝氏體相變過程都會有殘余奧氏體生產(chǎn)。4、熱處理以后，硬度較原始值都明顯高很多，組織也變得復(fù)雜多，從金相照片可以看出，有幾個基體的組織不再是原來的珠光體加鐵素體，有的有好幾種組織。如試樣87中有B下+P+A殘。5、冷卻速度對基體的組織及硬度有很大的影響，試棒經(jīng)底端淬火后，從底端到頂端各個部位的冷速都不一樣，所得組織有較

7、大的差異。從金相照中也可以看出，試樣86從2號到6號珠光體的含量依次減少。所以要得到合理的性能，熱處理過程中，必須控制好冷卻速度。6、試樣 87 中 5 、6 號出現(xiàn)了貝氏體，對比他們的成分時發(fā)現(xiàn)，試樣87 中的 Si 較高。個人認(rèn)為是 Si 的含量高，誘發(fā)貝氏體相變。具體是什么原因?qū)е仑愂象w的出現(xiàn)？目前還很 難理解，到底是 Si 的原因，還是操作原因，但對比試樣 86 ，同樣的操作就沒出現(xiàn)貝氏體。 但是他們認(rèn)為 Si 的含量沒有這么高，測量時不準(zhǔn)確，這就不得而知，還得做一些實驗來證 實此種現(xiàn)象。八、討論1、冷卻速度怎樣控制？本實驗是從底端淬火， 從而使試棒的各個部位的冷卻速度不一樣， 但是不

8、知道冷速到底 為多少，只是說明他們的冷速存在差異。 冷速到底怎樣控制呢？應(yīng)該采取一些措施控制冷速， 使珠光體含量增多而又不影響鑄件的性能。 對于熱處理廠應(yīng)該有很好的冷卻措施， 特別是對 于大的且發(fā)雜的鑄件， 不能用單純的一種冷卻措施來控制， 應(yīng)該多種集合， 或者找到一種更 合適的冷卻辦法。2、為什么有的試樣出現(xiàn)了貝氏體？實驗中發(fā)現(xiàn)試樣 87 中中間位置有貝氏體存在， 說明在熱處理過程中發(fā)生了貝氏體相變， 而試樣 86 中就沒有貝氏體生成，這是什么原因?qū)е仑愂象w相變的？比較86 、87 他們的成分，發(fā)現(xiàn)試樣 87 中 Si 的含量偏高，其他成分差不多，難道是 Si 的含量高了誘發(fā)貝氏體相 變，經(jīng)查閱資料，發(fā)現(xiàn)很多關(guān)于 Si 對貝氏體轉(zhuǎn)變影響的文章。Si 能增加奧氏體中碳的活度，使碳向石墨聚集，貧碳區(qū)增加，貝氏體的形核幾率提高， 遠(yuǎn)墨球區(qū)域， Si 使碳的含量起伏加劇，也使奧氏體晶產(chǎn)生貧碳區(qū)，而產(chǎn)生部分晶貝氏體形 核。 Si