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零讀雜談(熱處理六)

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發(fā)表于 2015-2-10 13:24:36 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
本來(lái)是打算這一次寫一些關(guān)于20CrMnTi碳氮共滲的內(nèi)容的。后來(lái)實(shí)在感覺這么寫過于突兀,而且也打亂了知識(shí)學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)的過程。所以,還是請(qǐng)有疑問的大俠等等;蜃孕兴阉鲗ふ夷阋拇鸢。1 e) u. I- d% F9 r2 {9 P4 L, N; P  p
今天開始說(shuō)鋼的熱處理部分,大抵上會(huì)分三次說(shuō)完基礎(chǔ)部分。包括加熱過程的變化,冷卻過程的變化,以及顆粒度等問題。其中,冷卻變化部分會(huì)介紹常見的熱處理基本工藝,淬,正,回,退。這些都說(shuō)完后,會(huì)介紹下關(guān)于滲碳滲氮的部分。所有這些,仍舊是基礎(chǔ)的部分。涉及擴(kuò)展的,請(qǐng)各位自行查閱。
) k/ ?+ ^3 {) q
$ `9 P! x( Y* D- h! q讀書:《金屬材料及熱處理》 陸大纮 許晉堃 合編
& }! a- q6 Y. |  s   人民鐵道出版社' S( k6 Y! P( h4 X: z- ?% ]2 y
   雜談六: }- N8 I1 k4 ~

' H! z, H; r& N: H9 C
鋼在加熱時(shí)的組織變化) P0 B8 u) b3 h9 l) F. r7 y8 T- u
) p; ~, G4 u6 G
鋼的加熱,是鋼熱處理環(huán)節(jié)中最基本的一個(gè)環(huán)節(jié)?梢哉f(shuō),絕大多數(shù)的熱處理中,都需要先對(duì)材料進(jìn)行加熱處理,然后才是從奧氏體以不同冷卻速度處理,得到所需組織和性能;镜慕M織和性能我們前幾篇提過,這里不重復(fù)。下面,我們以共析鋼為例,看看鋼的加熱過程。
! S3 @: v* E- a, P5 M3 @- Z4 u: ?
1 w  ]; ~7 u2 c; |6 ]0 [! E感覺鐵碳相圖,我們以就把重點(diǎn)放在723度這個(gè)奧氏體和珠光體乃至滲碳體的分界線上。理論上說(shuō) ,鋼加熱到723度,珠光體就要變成奧氏體。但實(shí)際上,因?yàn)榧訜崴俣纫约稗D(zhuǎn)變過程的時(shí)間需要,同鋼的冷卻時(shí)一樣,實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度要高于723度,也即是所謂的熱滯。我們把這個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度標(biāo)定位Ac1。加熱速度越快,Ac1越高,轉(zhuǎn)變需要的時(shí)間就越短。(但個(gè)人認(rèn)為,珠光體到奧氏體因?yàn)榇嬖谝粋(gè)最小轉(zhuǎn)變時(shí)間,因此不可能像奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體一樣可以瞬間完成,因此從珠光體到奧氏體的轉(zhuǎn)變會(huì)存在一個(gè)最短時(shí)間。這個(gè)時(shí)間之內(nèi),提高Ac1的意義就不大了。但是有一種情況除外,那就是馬氏體的逆變。也就是馬氏體直接變?yōu)閵W氏體。這種情況的轉(zhuǎn)變時(shí)間也會(huì)很短)( h3 b$ f2 G# w, h, \7 M

- c/ A5 Y4 o( Z4 d! @; j以共析鋼為例,從珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程包括三個(gè)步驟。6 M! i/ W+ d1 K3 h, |; D3 f
1。形核。 當(dāng)溫度高于723度時(shí),珠光體內(nèi)開始產(chǎn)生奧氏體的晶核。這個(gè)過程,一方面要求鐵的晶格從體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu), 同時(shí)也要求含碳量迥異的鐵素體和滲碳體之間進(jìn)行碳的再擴(kuò)散,以均勻化碳含量。因此,這一時(shí)期的奧氏體晶核一般出現(xiàn)在鐵素體和滲碳體的交界處。3 p3 P+ t6 u0 h  y8 P
2。核心長(zhǎng)大。 這一過程就是奧氏體邊界不斷擴(kuò)展,鄰近鐵素體晶格不斷轉(zhuǎn)變,滲碳體碳不斷擴(kuò)散的過程。這一過程會(huì)一直持續(xù)到鐵素體完全消失,滲碳體完全溶解為止。另外,在這一過程中,奧氏體邊界碰撞后會(huì)停止擴(kuò)展,形成相鄰的邊界。
' n1 {: T/ P) }* [3。奧氏體成分均勻化。 對(duì)于剛由珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榈膴W氏體來(lái)說(shuō),實(shí)際上其碳分布依舊是不均勻的。因此當(dāng)全部珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后,經(jīng)過一段時(shí)間的保溫,使得碳充分的擴(kuò)散,達(dá)到均勻化奧氏體的目的。 而這一過程中,如果保溫時(shí)間過長(zhǎng),也會(huì)引起奧氏體晶粒的進(jìn)一步長(zhǎng)大,破壞原有的邊界,減少形核數(shù)。形成粗大的奧氏體。
! E* R: L' k% h下圖表達(dá)了上面三個(gè)步驟的變化。3 |! e- r: r( h

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標(biāo)準(zhǔn)晶粒度 4 d  w4 O, w: ~5 T6 U
& m( @% N3 K' p  w! d
前天談到轉(zhuǎn)變保溫過程中的晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大,以及長(zhǎng)大過程中的邊界形成。總得來(lái)說(shuō),晶粒的大小,多少會(huì)伴隨保溫時(shí)間的長(zhǎng)短和溫度的高低而不同。前面講馬氏體的時(shí)候,我們也說(shuō)過,晶粒越細(xì)小,越多,晶界越復(fù)雜,相應(yīng)的強(qiáng)度就越大。反之,強(qiáng)度就會(huì)相對(duì)降低。因此,對(duì)于晶粒度的控制就尤為重要。1 i) V9 p4 ^" ]" J0 e
但是實(shí)際生產(chǎn)中,不同鋼種對(duì)溫度的反應(yīng)程度是不一樣的。有些鋼對(duì)過熱很敏感,溫度稍高,晶粒就明顯長(zhǎng)大。而也有一些鋼在一定的過熱范圍內(nèi),晶粒變化并不明顯。生產(chǎn)上把前者稱為本質(zhì)粗晶粒鋼,后者稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。下圖表達(dá)本質(zhì)粗晶粒和本質(zhì)細(xì)晶粒的傾向關(guān)系。
/ x& G- V+ ]- m7 e2 E1 W, m: q5 B# b# G: A) S$ L, ^
這里要說(shuō)兩點(diǎn)。首先,本質(zhì)粗晶粒和本質(zhì)細(xì)晶粒只是針對(duì)其對(duì)過熱的敏感性而言的,并不代表二者最后的晶粒度的實(shí)際比較。溫度控制得當(dāng),本質(zhì)粗也可以得到很細(xì)的晶粒度,反之本質(zhì)細(xì)也可以很粗。比如20Cr,正常加熱時(shí)(不高于930),20Cr的晶粒度很細(xì),但是當(dāng)需要進(jìn)行滲碳處理時(shí),因往往加熱溫度要高于930度,就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際晶粒變粗的情況。
. {9 T8 a) c- h7 D6 V其次,這里不再深入說(shuō)具體哪種鋼是本質(zhì)粗,哪種是本質(zhì)細(xì)。因?yàn)樽鳛橐粋(gè)界定劃分,對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的指導(dǎo)意義并不大。因此,具體的熱敏影響,會(huì)在后面說(shuō)其他元素影響的時(shí)候說(shuō)。
  b2 y1 V8 p! c1 r* K8 L# a
/ Q  G" q2 k, {. e我國(guó)國(guó)家對(duì)于晶粒度制定了1-8級(jí)的不同評(píng)定。其測(cè)量即評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)可以參考http://www.google.com.hk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=24&ved=0CCgQFjADOBQ&url=http%3A%2F%2Fmse.csu.edu.cn%2Flib%2Fppt%2F%25E9%2587%2591%25E7%259B%25B8%2F12.pps&ei=KpDZVJrvNcqpgwSDgoPoAQ&usg=AFQjCNHVbRQs1PhCJHKkuQlyONiRm4gtqQ 一文。6 a" c% P$ i3 W; W
下圖為鋼的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級(jí)示意。2 `9 q3 N2 T$ w1 Y5 r( e
& T  m' C4 ]- d' `7 y0 p! ^

" Z" J" i6 s* q8 q
鋼的加熱工藝" i; U) U" m0 Q( w

: T8 U. b2 s3 b% q2 O, A
在上面的部分里,我們提到過熱影響和過熱時(shí)間影響,以及其他合金元素的影響。因此,在實(shí)際中,應(yīng)根據(jù)不同材料的狀態(tài)圖以及不同的因素確定恰當(dāng)?shù)募訜釡囟群图訜釙r(shí)間。對(duì)于加熱時(shí)間,也應(yīng)考慮多種因素,比如零件的尺寸,截面差別,碳含量等,以此確定合適的加熱速度,避免變形和開裂。另外,保溫時(shí)間也是一個(gè)重點(diǎn)。
; k6 K2 ^! g, X; c7 s# }& U" c! l
! P( X8 [3 X/ [+ ]( F( X7 ?9 S鋼在加熱過程中容易出現(xiàn)以下幾種缺陷。: B9 I4 M' K% p0 k  Y; G, y
1。過熱。 即加熱溫度過高或者保溫過長(zhǎng),會(huì)引起奧氏體粗化,稱為過熱。因?yàn)榫Я6鹊淖兓,這種情況下會(huì)導(dǎo)致材料的機(jī)械性能降低,并且容易出現(xiàn)變形和裂紋。這種情況可以通過重新正確的正火或退火,重新細(xì)化晶粒才能補(bǔ)救。) ^2 f6 z6 p' x  S' m
2。過燒。 如果加熱溫度過高,會(huì)出現(xiàn)奧氏體晶界的氧化,甚至局部熔化。這時(shí)鋼會(huì)很脆。這種情況無(wú)法補(bǔ)救,只能報(bào)廢。
, u( t6 V4 |" _/ q  E; ]+ F5 u3。氧化。 既中高溫下,鋼與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于560度以下的氧化,因?yàn)橹饕运难趸F存在,表面致密,能有效阻止表面的進(jìn)一步氧化。而高于560度(一般鋼熱處理的加熱溫度都高于560),形成是疏松的FeO,不能阻止氧化的進(jìn)一步發(fā)生。因此時(shí)間越長(zhǎng),氧化導(dǎo)致的尺寸變化,粗糙度等都會(huì)加劇。因此實(shí)際中應(yīng)采用保護(hù)措施,避免氧化發(fā)生。
% I4 G3 W4 p3 [+ K) {4。脫碳。 脫碳是鋼的表層碳分貝氧化燒掉的情況。碳可以與氧氣、二氧化碳、水蒸氣、氫氣發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致脫碳的形成。脫碳使鋼的表層成分改變,性能降低。對(duì)硬度、疲勞極限、耐磨性都造成很大的影響。因此,也需要在加熱中應(yīng)用保護(hù)措施進(jìn)行避免。% w0 n+ a& e: u% V% i/ Q  W
5 V1 d: P/ c& E
OK,今天就說(shuō)這些。
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8 Q$ |6 p, l. B8 z8 n

! _7 F3 H, q# P
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3 j: N1 A4 S( k8 B補(bǔ)充內(nèi)容 (2015-2-11 05:07):4 X" [- h) d0 ^9 l1 g/ [
缺失的圖,請(qǐng)參考3樓。

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發(fā)表于 2015-2-10 14:42:47 | 只看該作者
本帖最后由 獨(dú)自莫憑欄 于 2015-2-10 14:56 編輯   Z3 e( m& |6 H9 C
- v) @/ K3 {% f* C7 @
標(biāo)準(zhǔn)晶粒度的上面貌似缺一張圖,還有大多數(shù)材料中奧氏體轉(zhuǎn)變溫度為727℃

點(diǎn)評(píng)

零俠辛苦,我還真是從零俠這把熱處理的東西又重溫一遍,非常感謝。  發(fā)表于 2015-2-11 08:47
不是貌似,確實(shí)是缺,而且缺兩張。更新不上去。總提醒被網(wǎng)站防火墻攔截。無(wú)奈。另,查了下,溫度確實(shí)是727。看來(lái)老教材的有些數(shù)據(jù)還是需要修正下的。等鷹大解決完吧。現(xiàn)在什么操作都做不了  發(fā)表于 2015-2-10 22:52
3#
發(fā)表于 2015-2-10 16:53:32 | 只看該作者
熱處理不是很懂 看看 哈
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 樓主| 發(fā)表于 2015-2-10 22:46:46 | 只看該作者
奇怪了,每次一編輯主貼就告訴我被網(wǎng)站防火墻攔截,無(wú)奈了。
2 J9 j" U  K4 y# t' n我把圖貼在這里。先。
. z( G0 C! y  D: g" X/ t鷹大能告訴下這是什么原因嗎?
& k( l& |$ H6 H4 F3 _" r@老鷹
- y' e/ U0 y- S$ [5 B( M

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點(diǎn)評(píng)

可能是防火墻設(shè)置過于嚴(yán)格。有時(shí)間我檢查一下。  詳情 回復(fù) 發(fā)表于 2015-2-13 19:27
5#
發(fā)表于 2015-2-11 13:51:51 | 只看該作者
學(xué)習(xí)中,挺好的
6#
發(fā)表于 2015-2-11 17:25:46 | 只看該作者
謝謝零式大俠的整理和解讀,對(duì)熱處理基礎(chǔ)有了進(jìn)一步的了解!
7#
發(fā)表于 2015-2-12 09:21:59 | 只看該作者
學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí),雖然現(xiàn)在還用不到
8#
發(fā)表于 2015-2-12 12:48:56 | 只看該作者
專業(yè),不過個(gè)人對(duì)這方面研究不深
9#
發(fā)表于 2015-2-13 19:27:15 | 只看該作者
bkljp02 發(fā)表于 2015-2-10 22:46 # R+ b) d& j% P  D- ^+ d
奇怪了,每次一編輯主貼就告訴我被網(wǎng)站防火墻攔截,無(wú)奈了。( }( o1 p% c& Z4 U  W1 Q& Q. S" \" s
我把圖貼在這里。先。  E  a& U- F0 t
鷹大能告訴下這是什么 ...

# f6 v% @  q8 X' U; {- z: c可能是防火墻設(shè)置過于嚴(yán)格。有時(shí)間我檢查一下。
5 A( T8 I7 [$ Q& D. n- L# F# \
10#
發(fā)表于 2015-2-16 13:46:38 | 只看該作者
熱處理弄懂了 挺好 善于發(fā)現(xiàn)不死記

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