工具鋼熱處理工藝組織性能的系統(tǒng)分析模板

工具鋼熱處理工藝組織性能的系統(tǒng)分析模板資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。工具鋼熱處理工藝-組織-性能的系統(tǒng)分析(綜合性實(shí)驗(yàn))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握工具鋼熱處理中成分—工藝—組織—性能內(nèi)在關(guān)系;2.經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),掌握材料的系統(tǒng)分析方法。3.了解工具鋼不同工藝條件下的常見(jiàn)組織。二、實(shí)驗(yàn)原理工具鋼主要用于制造各種切削刀具,模具和量具。因此要有高的硬度和耐磨性、高的強(qiáng)度和沖擊韌性等。常見(jiàn)的工具鋼有T10、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V等。T10是普通碳素工具鋼,淬火－回火態(tài)組織為:回火馬氏體＋顆粒狀碳化物滲碳體＋少量殘余奧氏體。9CrSi是低合金工具鋼,淬火－回火態(tài)組織為:回火馬氏體＋顆粒狀碳化物滲碳體。Cr12MoV是模具鋼,淬火－回火態(tài)組織為:回火馬氏體＋塊狀碳化物滲碳體。下面以高速鋼為例,介紹其熱處理工藝特點(diǎn),顯微組織與性能的關(guān)系。鑄態(tài)的高速鋼的顯微組織黑色組織為δ共析相;白色組織是馬氏體和殘余奧氏體;魚(yú)骨狀組織是共晶萊氏體。鑄態(tài)高速鋼的顯微組織中,碳化物粗大,且很不均勻,不能直接使用,必須進(jìn)行重復(fù)鍛造。鍛造后還須進(jìn)行退火。退火的目的:①消除鍛造應(yīng)力,降低硬度便于切削加工;②為淬火組織做好組織上的準(zhǔn)備。因?yàn)樵M織為馬氏體、屈氏體、或索氏體的高速鋼,未經(jīng)退火,淬火時(shí)可能引起萘狀斷口。退火溫度宜為860～880℃,加熱時(shí)間為3～4小時(shí)左右,為了縮短退火時(shí)間,一般采用等溫退火,即:860～880℃加熱3～4小時(shí),爐冷到700～750℃等溫4～6小時(shí)。鍛造退火組織:在索氏體基體上分布著粗大的初生碳化物和較細(xì)的次生碳化物(碳化物呈白亮點(diǎn))。高速鋼的淬火工藝的特點(diǎn):主要是加熱淬火溫度高。目的是盡可能多的使碳和合金溶入奧氏體。高速鋼的淬火方法有油淬、分級(jí)、等溫、空冷等。以W18Cr4V為例,淬火溫度在1270℃～1290℃,淬火組織是由(60～70%)馬氏體和(25～30%)殘余奧氏體及接近10%的加熱時(shí)未溶的碳化物組成,晶粒度9～10級(jí)。硬度63～64HRC。當(dāng)淬火溫度不足,在1240℃～1260℃時(shí),碳化物大部分未溶入奧氏體,晶粒度為11～12級(jí)。硬度62～63HRC。當(dāng)淬火溫度過(guò)高,在1300℃～1310℃時(shí),碳化物數(shù)量減少,晶粒度7～8級(jí)。硬度64～65HRC。當(dāng)淬火加熱溫度達(dá)1320℃左右時(shí),晶界開(kāi)始熔化,出現(xiàn)共晶萊氏體和δ共析相,此時(shí)過(guò)燒。當(dāng)兩次淬火之間未經(jīng)充分退火,易產(chǎn)生萘狀斷口,斷口呈魚(yú)鱗狀白色閃光,如萘光,晶粒粗大,或大小不勻。為了進(jìn)一步減少變形并提高韌性,對(duì)于形狀復(fù)雜,碳化物偏析嚴(yán)重的刀具可用等溫淬火。等溫溫度為240～280℃左右,其組織為40～高速鋼回火工藝的特點(diǎn),主要是回火溫度高,回火次數(shù)多,回火溫度在560～570℃時(shí),硬度和強(qiáng)度可達(dá)到最大值。由于淬火高速鋼中殘余奧氏體數(shù)量較多,經(jīng)一次回火后,仍有10%的未轉(zhuǎn)變,硬度64～65HRC。再進(jìn)行兩次回火,才能基本轉(zhuǎn)變完。第一次回火對(duì)淬火馬氏體起回火作用,而在回火冷卻中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)又產(chǎn)生了新的應(yīng)力,因此需要第二次回火,而第二次回火后由產(chǎn)生新的應(yīng)力,還需要第三次回火進(jìn)一步消除應(yīng)力,有利于提高鋼的強(qiáng)度和韌性,因此高速鋼的典型回火規(guī)定是560℃,回火三次,每次1小時(shí),回火后鋼的硬度比淬火后略高,約在63～66HRC,得到組織是回火馬氏體和未溶碳化物和1～2%三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣1.設(shè)備:4X型金相顯微鏡;洛氏硬度計(jì)。2.試樣:1)9CrSi、Cr12MoV的金相試樣一套;2)W18Cr4V經(jīng)不同溫度淬火—回火的硬度試樣一套。3)W18Cr4V經(jīng)不同溫度回火的硬度試樣一套。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容觀察分析工具鋼不同溫度淬火-回火下的顯微組織,見(jiàn)表1。觀察分析高速鋼不同溫度淬火下的顯微組織,見(jiàn)表2。硬度測(cè)試:不同淬火溫度的W18Cr4V試樣,相同淬火溫度不同回火溫度的W18Cr4V試樣。將試驗(yàn)結(jié)果填空入表3和表4。表1工具鋼不同熱處理工藝制度下的顯微組織序號(hào)材料名稱(chēng)處理工藝顯微組織浸蝕劑29CrSi淬火+回火回火馬氏體＋顆粒狀碳化物滲碳體3％硝酸酒精溶液3W18Cr4V鑄態(tài)共晶萊氏體+黑色組織+馬氏體+殘余奧氏體3％硝酸酒精溶液4退火索氏體＋碳化物3％硝酸酒精溶液51280℃淬火(60～70%)馬氏體＋(25～30%)奧氏體(殘余2～3%)＋10％未溶碳化物30％硝酸酒精溶液61280℃淬火560℃回火三次回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體3％硝酸酒精溶液7Cr12MoV退火索氏體＋碳化物3％硝酸酒精溶液8淬火+回火隱晶馬氏體＋碳化物3％硝酸酒精溶液表2W18Cr4V高速鋼不同溫度淬火后的金相試樣№淬火溫度/℃顯微組織11220隱晶馬氏體＋殘余奧氏體＋未溶碳化物(奧氏體晶粒不明顯、碳化物極少部分溶入奧氏體)21240隱晶馬氏體＋殘余奧氏體＋未溶碳化物(奧氏體晶粒細(xì)小、碳化物大部分未溶入奧氏體)31260隱晶馬氏體＋殘余奧氏體＋未溶碳化物(奧氏體晶粒小、碳化物部分未溶入奧氏體)41280隱晶馬氏體(60～70％)＋殘余奧氏體(25～30％)＋10％未溶碳化物51290隱晶馬氏體(65～72％)＋殘余奧氏體(20～30％)＋8％未溶碳化物61300隱晶馬氏體＋殘余奧氏體＋未溶碳化物(奧氏體晶粒粗大、碳化物數(shù)量小于5%)71310隱晶馬氏體＋殘余奧氏體＋未溶碳化物(奧氏體晶粒異常長(zhǎng)大、碳化物聚集到晶界、呈角狀)81320晶界開(kāi)始熔化、出現(xiàn)共晶萊氏體和δ共析相五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與綜合分析1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.畫(huà)出所觀察試樣的顯微組織示意圖,并標(biāo)明材料、狀態(tài)、顯微組織、腐蝕劑、放大倍數(shù)。3.繪出高速鋼的硬度與不同淬火加熱溫度,以及不同回火溫度的關(guān)系曲線(xiàn)。4.根據(jù)成分特點(diǎn),以高速鋼為例對(duì)熱處理工藝—組織—性能進(jìn)行系統(tǒng)分析。(1)經(jīng)過(guò)對(duì)W18Cr4V各種狀態(tài)顯微組織的觀察,在組織上如何區(qū)別鑄態(tài)和過(guò)燒組織、退火和回火組織、不同溫度的淬火組織、充分回火與不充分回火的組織,并進(jìn)行分析其原因。(2)高速鋼W18Cr4V的AC1在800℃左右,但淬火加熱溫度一般在1250~1280(3)高速鋼在淬火加熱時(shí),有可能會(huì)產(chǎn)生欠熱、過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象,根據(jù)金相組織上的特征,進(jìn)行分析?(4)W