渗碳齿轮钢晶粒粗化与渗碳工艺的关系推导

借助低压真空渗碳炉、金相显微镜以及硬度计研究了12Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA和20Cr Mn Ti渗碳钢在不同渗碳工艺下的奥氏体晶粒粗化行为。结果表明,12Cr2Ni4钢和18Cr2Ni4WA钢的适宜渗碳温度分别为950℃和1 000℃;更高的温度才能使20Cr Mn Ti钢达到奥氏体晶粒明显粗化效果。3种渗碳钢的奥氏体粗化规律均符合Beck方程。碳浓度小于共析浓度时将促进奥氏体晶粒粗化,达到共析浓度时奥氏体晶粒粗化现象减弱。     

旧话重提、高温渗碳——既节能、又高效、又低成本的工艺

渗碳温度由常规的920℃提高到1050℃可缩短一半以上工艺周期,节能增效显著.道理虽明显,但难于实现的障碍一是缺乏可在950℃以上于渗碳气氛中长期工作的电阻炉;二是担心高温长期保持导致钢晶粒的过分长大.真空(低压)渗碳炉的问世,排除了第一障碍,采用细晶粒钢和二次加热淬火可消除晶粒长大的困扰.在1200℃渗碳气氛中相对稳定的合金和陶瓷电热体的开发,也使在普通电阻炉中实现1050℃的渗碳成为可能.看来普及高温渗碳的时机已经成熟.现在尚须完善的问题是高温碳势传感器和碳势的精确控制.本文就这些问题作一综合评述,供大家参考.     

9Ni钢淬火组织的粗化规律

采用EBSD技术测定了9Ni钢不同温度淬火后的组织特征。结果显示,9Ni钢室温组织中除了原始奥氏体晶界外,还存在大量的由大角度晶界构成的板条束和板条群界面,此类界面使淬火后的组织显著细化,且随淬火温度的升高而粗化。淬火温度在800℃左右时,粗化趋势较为平缓,平均晶粒尺寸在5μm以内,超过800℃后1~2μm的小晶粒逐渐消失,粗化速度显著加快,1000℃淬火后平均晶粒尺寸达到10μm。     

渗碳工艺参数对常见渗碳钢晶粒粗化行为的影响北大核心CSCD

基于真空低压渗碳炉,分析了不同渗碳工艺参数对常见渗碳钢晶粒粗化行为的影响规律,并对实验结果数据进行了处理和线性拟合。结果表明:20钢渗碳温度920℃较为适宜,20Cr钢较适宜的渗碳温度为950℃,20CrMnTi钢在980℃下保温较长时间奥氏体晶粒仍可以保持细小,可以选择较高温度渗碳;20钢、20Cr钢和20CrMnTi钢的奥氏体晶粒长大规律符合Beck关系式;奥氏体晶粒随加热温度的升高呈指数形式长大,温度越高,晶粒生长指数越大。在一定含碳量范围内,随着奥氏体中含碳量的增加,晶粒长大倾向增加;当含碳量超过一定限度后,奥氏体晶粒长大倾向减小;在不同碳浓度下,碳含量对奥氏体晶粒尺寸的影响方式不同。     

渗碳工艺参数对常见渗碳钢晶粒粗化行为的影响

基于真空低压渗碳炉,分析了不同渗碳工艺参数对常见渗碳钢晶粒粗化行为的影响规律,并对实验结果数据进行了处理和线性拟合。结果表明:20钢渗碳温度920℃较为适宜,20Cr钢较适宜的渗碳温度为950℃,20CrMnTi钢在980℃下保温较长时间奥氏体晶粒仍可以保持细小,可以选择较高温度渗碳;20钢、20Cr钢和20CrMnTi钢的奥氏体晶粒长大规律符合Beck关系式;奥氏体晶粒随加热温度的升高呈指数形式长大,温度越高,晶粒生长指数越大。在一定含碳量范围内,随着奥氏体中含碳量的增加,晶粒长大倾向增加;当含碳量超过一定限度后,奥氏体晶粒长大倾向减小;在不同碳浓度下,碳含量对奥氏体晶粒尺寸的影响方式不同。     

20CrMoH钢奥氏体化时的晶粒长大行为

研究了20CrMoH钢奥氏体化时的晶粒长大倾向,以获得最佳的渗碳温度。结果表明,20CrMoH钢的奥氏体晶粒随奥氏体化温度升高而逐渐长大,符合晶粒长大的一般规律,并且在950℃以下奥氏体均能保持较细的晶粒度。为防止奥氏体晶粒急剧粗化,渗碳温度应控制在950℃以下,最佳温度为930℃。     

深层渗碳对H13钢显微组织和硬度的影响

采用OM、TEM和XRD对深层渗碳处理后H13钢的显微组织进行观测,研究了深层渗碳对H13钢显微组织和硬度的影响。结果表明:渗碳后完全退火试样与渗碳后球化退火试样的渗碳层厚度均在3 mm以上,组织细密均匀,硬度提高30%~60%;渗碳后球化退火试样的晶粒更细小,基体上碳化物弥散分布并存在较多的亚结构,且表面硬度稍高于渗碳后完全退火试样。最佳深层渗碳处理工艺为1000℃下固体渗碳4 h,接着进行球化退火(840℃保温4 h,炉冷到740℃再保温4 h,炉冷到500℃后空冷到室温),然后进行1030℃淬火10 min,最后进行560℃回火2次,每次2 h。     

深层渗碳对H13钢显微组织和硬度的影响北大核心CSCD

采用OM、TEM和XRD对深层渗碳处理后H13钢的显微组织进行观测,研究了深层渗碳对H13钢显微组织和硬度的影响。结果表明:渗碳后完全退火试样与渗碳后球化退火试样的渗碳层厚度均在3 mm以上,组织细密均匀,硬度提高30%~60%;渗碳后球化退火试样的晶粒更细小,基体上碳化物弥散分布并存在较多的亚结构,且表面硬度稍高于渗碳后完全退火试样。最佳深层渗碳处理工艺为1000℃下固体渗碳4 h,接着进行球化退火(840℃保温4 h,炉冷到740℃再保温4 h,炉冷到500℃后空冷到室温),然后进行1030℃淬火10 min,最后进行560℃回火2次,每次2 h。     

18Cr2Ni4WA钢的热敏感性与热处理工艺

通过加热炉模拟试验、组织观察、性能测试以及断口分析,研究了淬火温度对18Cr2Ni4WA钢组织性能的影响。结果表明:试验钢过热敏感性温度为990℃,1050℃左右晶粒会急速粗化。当淬火温度在820℃下,淬火温度稍高于奥氏体化温度点,试验钢中合金元素和碳化物未能均匀化,导致冲击性能较低。淬火温度由1010℃升高到1220℃时,冲击吸收能量由133 J降低到108 J,断面收缩率由64.5%降低到45.3%,奥氏体晶粒度的降低,导致冲击吸收能量开始大幅降低。为了提高淬火温度,降低保温时间,同时又不会明显降低奥氏体晶粒度和力学性能,应控制热处理淬火温度最高为970℃。     

10Ni5CrMoV钢的组织遗传规律及其消除工艺研究

对10Ni5CrMoV钢奥氏体化温度对晶粒尺寸的影响及奥氏体自发再结晶的基本规律作了研究。结果表明：奥氏体化晶粒急剧粗化的临界温度为1200℃；奥氏体自发再结晶的最低温度 为850℃；900℃以下奥氏体自发再结晶以形成针状奥氏体和球状奥氏体两种方式进行；二次加热时，加热温度低于900℃时都有组织遗传发生。加热温度在900℃以上时，再结晶奥氏体为球形，无组织遗传发生。加热温度超过950℃以上，细化了的奥氏体晶粒开始粗化；620－880℃等温退火＋950℃淬火具有很好的细化效果。     

适用于真空渗碳的快速渗碳钢的实验研究

研究了一种在1050℃真空渗碳后不经晶粒细化处理的渗碳钢。这种低碳钢含有2%的硅,在1050℃下为(γ+α)双相组织,并由α相阻止γ相晶粒粗化。高碳含量的渗碳层通过析出铌和钒的化合物颗粒阻止奥氏体晶粒长大。在1050℃,经100 min真空渗碳后,其表面碳含量达到0.87%,硬化层深度1.1 mm。这种钢的高硅含量对高温渗碳过程没有不利影响,在真空渗碳时也不会导致内氧化。     

淬火温度对低合金耐蚀27CrMo48VNb钢油井管组织的影响

通过系列温度淬火试验对低合金耐蚀27CrMo48VNb钢油井管进行热处理,并采用光学显微镜和透射电镜对不同温度淬火后组织、原奥氏体晶粒以及析出相进行了观察,研究了淬火温度对试验钢组织、晶粒尺寸和析出相的影响。结果表明,试验钢淬火后形成了马氏体组织。随着淬火温度升高,淬火后马氏体组织和原奥氏体晶粒尺寸逐渐增加。当淬火温度为890~1000 ℃时,随着淬火温度升高,晶粒尺寸增加较小;当淬火温度超过1000 ℃时,随着淬火温度升高,原奥氏体晶粒显著粗化。组织和原奥氏体晶粒尺寸随淬火温度的变化趋势与高温析出相溶解析出行为有关。试验钢的淬火温度应控制在890~1000 ℃。     

奥氏体化对含Nb NM500低合金高强度耐磨钢晶粒和硬度的影响

研究了奥氏体化工艺参数对在国产NM500低合金高强度耐磨钢化学成分的基础上添加微合金元素Nb的试验钢的奥氏体晶粒长大趋势和组织硬度的影响,从而优化淬火工艺参数,使试验钢获得细小的晶粒和组织,在保证试验钢硬度的前提下,提高其冲击韧性。结果表明,含Nb量为0.043%的试验钢的奥氏体粗化温度为950℃,在950℃以下水淬获得的奥氏体晶粒尺寸细小,能使试验钢获得更好的冲击韧性。在850℃保温后水淬,随淬火保温时间的增加,试验钢组织硬度先增加后降低。为使试验钢到达NM500的硬度指标要求,淬火保温时间不能过长,控制在40 min以下为宜。     

微合金化对渗碳齿轮钢热处理畸变的影响

利用C形缺口试样,研究Nb-B微合金化齿轮钢的渗碳热处理畸变。结果表明,由于细小的Nb（C,N）析出相在奥氏体晶界起钉扎作用,Nb-B微合金化渗碳齿轮钢的原奥氏体晶粒平均尺寸明显细于20CrMoH钢和22CrMoH钢。微量B使20CrMoH钢和22CrMoH钢的淬透性提高,理想淬透直径DI值增大,渗碳淬火畸变率增加;Nb微合金化细化晶粒,细晶粒齿轮钢的渗碳淬火畸变相对较小;Nb-B微合金化可实现淬透性提高而渗碳淬火畸变不显著增加。     

淬火-配分(Q-P)热处理对18Cr2Ni4W钢渗碳层组织和硬度的影响

采用渗碳处理与Q-P（淬火-配分）热处理工艺相结合的方法,通过箱式炉固体渗碳、Q-P热处理、金相、显微硬度测试等对18Cr2Ni4W钢的微观组织和硬度进行研究。结果表明,渗碳处理后渗层附近的晶粒显著粗化,由于碳含量显著增加导致出现较大的块状或网状碳化物。经过Q-P处理后,渗层中分布着细小、弥散分布的碳化物,晶粒显著细化。对比渗碳和淬火-配分处理的硬度分布曲线,可以发现硬度分布是呈现先升高,然后下降的趋势。其中配分温20 min的渗层的硬度显著提高,最高硬度为1108 HV0.1     

奥氏体化温度对X80管线钢组织和力学性能的影响

研究了X80钢在不同奥氏体化温度下调质处理后的力学性能和组织变化。结果表明,奥氏体化温度为1150℃时,X80钢的奥氏体晶粒严重粗化,导致粗板条贝氏体铁素体的产生,致使X80钢的强度升高和韧性严重降低;通过奥氏体化温度为850℃、950℃的淬火处理,同时辅以650℃的回火处理,可以使X80钢获得以细小针状铁素体为主的组织,从而获得良好的强韧性配合。     

齿轮用渗碳钢20CrMnTi渗碳畸变的研究

用正交试验法研究了渗碳温度、碳势和淬火温度对汽车用20CrMnTi钢渗碳变形的影响.结果表明,渗碳温度、碳势和淬火温度对渗碳畸变有很大影响,其中碳势的影响最为显著.随着渗碳温度的升高,会造成奥氏体晶粒的增加,从而使渗碳畸变量增加;当碳势升高时,会在表面形成不良碳化物,使渗碳畸变量增加,同时也使材料的力学性能有所降低;当淬火温度升高时.由于热应力和组织应力的升高,也会造成渗碳畸变量增加.     

18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢高温渗碳工艺的研究与应用

对18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢进行980℃高温渗碳工艺研究,并对其显微组织、显微硬度、表面碳浓度、奥氏体晶粒度等重要工艺指标进行分析。结果表明,为使18CrNiMo7-6和20CrNi2Mo钢渗层获得弥散分布状碳化物、较高的显微硬度、较高的晶粒度等级,通过工艺优化获得最佳工艺为：提高渗碳温度至980℃,冷却方式采用先气冷后二次加热再进行淬火。     

铌对20CrMnTi钢渗碳过程中晶粒粗化行为的影响

通过模拟渗碳试验,研究了Nb对齿轮钢20Cr Mn Ti晶粒粗化行为的影响。结果表明,由于析出含Nb析出相,Nb能显著提高在模拟渗碳过程中的晶粒粗化温度。晶粒粗化温度由析出相的体积分数和析出相的尺寸决定。当模拟渗碳温度较低时,时间对析出相尺寸影响不明显;当渗碳温度较高时,延长时间析出相明显粗化。因此,对于Nb含量较低的试样,1 h和6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度接近;而对于Nb含量较高的试样6 h模拟渗碳的晶粒粗化温度比1 h的低。     

SXQ500/550D钢奥氏体晶粒长大行为及其影响因素

采用光镜和电镜相结合的方法,研究SXQ500/550D钢再加热奥氏体化后晶粒长大行为以及温度、第二相粒子、原始组织及亚温淬火工艺对奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明:试验钢的晶粒粗化温度为1020℃,故奥氏体化时温度最好低于1020℃。当在870～970℃之间淬火时第二粒子数量较多,奥氏体晶界几乎完全被钉扎,奥氏体晶粒的生长速度较慢;随着温度不断升高,第二相粒子数量减少,钉扎作用被削弱甚至失效,在温度达到1020℃时奥氏体晶粒快速长大。原始组织越均匀细小,碳化物弥散度越大,则奥氏体晶粒越细小。试样经单相区淬火处理后再进行一次亚温淬火处理,晶粒得到明显细化,组织也变得均匀。