熱處理工藝制度對(duì)T10鋼組織與性能的影響2

1、熱處理工藝制度對(duì) T10 鋼組織與性能的影響 2標(biāo)題:j I a n g u n I v e r I t y金屬材料綜合實(shí)驗(yàn)熱處理工藝制度對(duì) T10 鋼組織和性能的影響實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和 T10 鋼概述目前， T8、T10 和 T12 是常用的碳素工具鋼，其中 T10 是最常用 的 T10 鋼具有良好的可加工性和易獲得的優(yōu)點(diǎn)。 然而，淬透性低， 耐 磨性一般，淬火變形大。由于鋼中含有微量合金元素，抗回火性差， 硬化層淺，所以承載能力有限。雖然具有高硬度和耐磨性，但小截面 工件的韌性不足，大截面工件有殘留網(wǎng)狀碳化物的傾向。 T10 鋼在淬 火和加熱過程中不會(huì)過熱（通常高達(dá)800C）。淬火后，鋼中有多余

2、的 不溶碳化物， T10 鋼比 T8 鋼具有更高的耐磨性，但淬火變形收縮明 顯。由于淬透性差，硬化層通常只有 1.5 5毫米；一般來說， 220 w 0.030250C回火具有較好的綜合性能。熱處理過程中的變形比較大，所以 只適合制造尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、載荷小的模具。 2.T10 鋼c: 0.95 1.04 （t , x碳千分率）si： < 0.35 Mn: < 0.40s: < 0.020 p:Cr:允許殘留含量< 0.25 < 0.制造鉛浴淬火鋼絲時(shí)）Ni:允許殘留含 量w0.20 <0.制造鉛浴淬火鋼絲時(shí)適用于制造各種切削條件差、耐磨性要求高、有一定韌性

3、、刃口鋒利、無突發(fā)劇烈沖擊振動(dòng)的刀具，如 車刀、刨床、鉆頭、絲錐、鉸孔工具、螺旋模、銑刀手鋸刀片、冷鐓 模、沖模、拉絲模、鋁合金冷擠壓模、紙沖裁模、塑料成型模、小尺 寸冷刃切削模、沖孔模、低精度、形狀簡(jiǎn)單的量具 （如夾板等 ）。 ），也 可用作無大沖擊的耐磨零件等。2，實(shí)驗(yàn)原理為了研究T10鋼退火、淬火和回火后的顯微組織，有必要用鐵-Fe3C 平衡相圖和過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 -C 曲線從加熱和冷卻兩個(gè)方面 進(jìn)行分析。鋼在冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律由 C 曲線決定因此，對(duì) 熱處理后鋼的顯微組織的研究通常是基于 C曲線過冷奧氏體將根據(jù)不同的冷卻條件在不同的溫度范圍內(nèi)經(jīng)歷不同 類型的轉(zhuǎn)變通過金相顯微

4、鏡觀察， 可以發(fā)現(xiàn)過冷奧氏體各種相變產(chǎn)物 的顯微組織不同。 T10 鋼是過共析鋼。 過共析鋼的 C 曲線與亞共析鋼 相似，滲碳體首先析出。隨著冷卻速度的增加，鋼的組織變化為:滲碳體+珠光體t滲碳體+索氏體t滲碳體+屈氏體t屈氏體+馬氏體+ 殘余奧氏體-馬氏體+殘余奧氏體為了使?jié)B碳體呈球形且分布均勻， 提高切削性能并為最終熱處理做準(zhǔn)備， 碳素工具鋼必須先進(jìn)行球化處 理和退火。經(jīng)過不完全淬火和低溫回火后， 碳素工具鋼的硬度在 58-64 HRC 范圍內(nèi)，可用作低切削刀具和形狀簡(jiǎn)單的冷模。本實(shí)驗(yàn)主要研 究這些熱處理工藝對(duì) T10 鋼組織和性能的影響。3，實(shí)驗(yàn)流程1,球化退火材料T10鋼加熱溫度/C保

5、溫時(shí)間/h 760 780 = 4冷卻 速率 20 30 出鋼溫度 /硬度 HBW 500 197217 表 1 球化退火工藝參 數(shù)碳含量大于 0.75%的高碳鋼或工具鋼一般采用球化退火作為初步 熱處理。如果存在二次網(wǎng)狀滲碳體， 應(yīng)先進(jìn)行正火以消除網(wǎng)狀滲碳體球化退火是一種將鋼中的碳化物球化以獲得球化體的熱處理工藝 球化效應(yīng)作用于T10鋼，其目的是降低硬度，均勻組織，改善可加工 性，并為淬火做準(zhǔn)備。由于球狀結(jié)構(gòu)不容易過熱，即球緩慢溶解在奧 氏體中，奧氏體晶粒不容易長(zhǎng)大，淬火組織為隱晶馬氏體，淬火開裂 傾向小。T10碳素工具鋼一般采用球化退火，使?jié)B碳體呈球形均勻分 布。如果網(wǎng)狀碳化物沿著鍛件的晶界

6、出現(xiàn)， 則進(jìn)行正火處理以消除網(wǎng) 狀碳化物，然后進(jìn)行球化退火。其目的是降低硬度，均勻組織，提高 切削性能和準(zhǔn)備淬火由于球形結(jié)構(gòu)不容易過熱，即球體緩慢溶入奧氏體，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，淬火組織為隱晶馬氏體，淬火開裂傾向小。常見的球化退火工藝如圖 1所示（以T12為例） 圖a是一次加熱球化退火工藝，該工藝要求退火前的原始組織為細(xì)小 片狀珠光體。 圖 b 是當(dāng)前生產(chǎn)中廣泛使用的球化退火工藝， 圖 c 是重 復(fù)球化退火工藝圖 1 中常用的幾種球化退火T10鋼是高碳鋼。實(shí)驗(yàn)中采用圖 b的球化退火工藝，在20-30C 下加熱至Ac1以上4小時(shí)，然后以30-40C/h的速度冷卻至700C4 小時(shí)，最后以600C

7、出爐通過球化退火實(shí)現(xiàn)碳化物快速球化的關(guān)鍵是 通過控制相變的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)來改變奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變模式 從傳統(tǒng)的層狀轉(zhuǎn)變機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)?“分離共析體 ”的轉(zhuǎn)變模式 “離異共 析體”的轉(zhuǎn)變形式是將奧氏體直接轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钪楣怏w，時(shí)間大大縮短 因此，在加熱過程中奧氏體轉(zhuǎn)變完成后， 足夠的未溶解碳化物顆粒必 須留在奧氏體基體上， 作為后續(xù)冷卻過程中珠光體脫離共析轉(zhuǎn)變的核 心快速球化退火工藝去除了加熱時(shí)間和冷卻時(shí)間， 奧氏體化保溫時(shí)間 和等溫轉(zhuǎn)變時(shí)間之和僅需2h（時(shí)間與工件尺寸無關(guān)）工具鋼有時(shí)可采用調(diào)質(zhì)處理代替球化退火，不僅省時(shí)省電，而且 完全達(dá)到球化效果。 此外，調(diào)質(zhì)粒狀珠光體比球化退火粒狀珠光體更 細(xì)小、

8、更均勻，更有利于最終退火。T10球化退火的金相圖如下：圖2 T10球化退火p組織500X2 ，不完全淬火表2 T10鋼淬火工藝?yán)鋮s規(guī)范方案加熱溫度/C冷卻介質(zhì)溫度/中硬 度 HRC 冷卻介質(zhì) I 水 62 64 200 由冷 62 65 250C II iii770 790氯化鈉它需要用鹽水或堿水冷卻另外，碳素工具鋼對(duì)過 熱敏感，晶粒容易長(zhǎng)大， 所以不完全淬火的淬火溫度一般在碳化物和 奧氏體共存的兩相區(qū)（Ac1以上，30 50C）這是因?yàn)樘蓟锏拇嬖诓?僅可以防止奧氏體長(zhǎng)大， 保持較小晶粒尺寸的碳素工具鋼， 從而在高硬度條件下保證一定的韌性， 而且由于殘余碳化物的存在， 有利于提 高模具的耐磨性。為了防止過熱，選擇最低淬火加熱溫度 (760 780 C)，為了防止淬火開裂，必須在淬火方法上實(shí)現(xiàn)均勻冷卻。在實(shí)際生產(chǎn)中，只有在大型工件或大量裝爐的情況下，才能分別 考慮升溫時(shí)間和保溫時(shí)間因?yàn)榇慊饻囟雀哂谙嘧儨囟龋?所以升溫時(shí)間 包括組織轉(zhuǎn)變的時(shí)間。 事實(shí)上， 保溫時(shí)間只需要考慮碳化物溶解和奧 氏體成分