临界区淬火在最终热处理中的应用.pdf

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1、l艋界区淬火在最终热处理中的应用张崇辉(中国一重热处理厂黑龙江齐齐哈尔161042)摘要：对低碳高合金钢经常出现的粗大晶粒的细化问题及混晶问题提出了新的理论与工艺，并在实际生产实践中得以应用和证实。关键词：临界区淬火；混晶：细化晶粒TheApplicationofCriticalRegionQuenchinginFinalHeatTreatmentZHANGChong-hui(ChinaNationalYizhongGroupCo．QiqihaerHeilongjiang161042)Abstract：Anewtheoryand

2、techniqueisindicated013finingcrassitudecrystalgrainandmixedcrystalgrainoflowcarbonandhighalloysteel，itisapplyedandprovedinthepractice．Keywords：criticalregionquenching：mixedcrystalgrain：finingcrystal伊ain我公司为电机制造行业生产轴端头，轮盘，叶轮等。材料为低碳高合金钢，具有明显的组织遗传现象，最终热处理时，电站等重要件对工件有晶粒度

3、要求，一般对晶粒度的要求为大于等于4级，在最终热处理后，做性能检验时会出现晶粒粗大问题，晶粒度经常超过技术要求，而有些工件只有3级，甚或1级、0级或晶粒度为1级和4级、5级的混晶，这样会破坏工件的冲击韧性，降低工件的疲劳寿命，故而造成返修。针对这个问题，我们进行了工艺研究，调整工艺的方式或参数，使之保证技术要求。图1调质前加正回火的晶粒度1试验材料及方法：采用25CrNiMoV钢制造的轴端头两件，均为由于晶粒粗大而探伤草状波严重正常调质后晶粒度不能合格的工件，采用了两个有细化晶粒功能的调质工艺。1)在调质前加一次正常正火工序。2

4、)降低奥氏体化温度，将奥氏体化温度定在At3温度以上5～10℃。2试验结果及分析：2．1试验结果图2临界淬火的晶粒度在调质前加一次正火工序后，工件的力学性轴端头材料为25CrNiMoV低碳中高合金钢，具能合格，晶粒度为6级和4．5"--4级混晶(如图1)，有明显的组织遗传现象，正常热处理时，采用同种刚刚合格，效果不是很理想。最终热处理方式，为什么有的工件晶粒度合格，有将工件加热至Acs上10℃淬火，高温回火，的工件晶粒度不合格，这与工件的锻造质量有一定工件的机械性能合格，晶粒度为8～7．5级(如图的关系。因为原始钢锭尺寸巨大，结

5、晶过程缓慢，2)，贝氏体组织，效果及其理想。因而铸造组织异常粗大。锻造时，锻造周期长，加2．2结果分析及讨论热次数多，而且锻比小，变形分布不均匀，内部组310《金属热处理》2005年第30卷增刊织变形小，枝晶粉碎不彻底，混晶严重，加热速度很慢，在高温区域停留时间长。无锻比加热现象的存在。且组织遗传倾向十分强烈。终锻温度较高时，工件再结晶后产生的细小的晶粒之间相互吞并长大，形成粗大晶粒。由于本材质具有明显的组织遗传现象，第一热处理时，在锻造冷却后得到是非平衡组织，而且在重新加热通过临界区又不可能获得较快的加热速度，便为粗大的原始奥

6、氏体晶粒的恢复与遗传造成了比较充分的条件。这种钢在进行最终热处理时，晶粒没有得到细化，粗大的晶粒被保存下来。晶粒度依然较粗大，必须在最终热处理解决，当最终热处理解决不了时，就造成返修。由于工件外型尺寸大，传统观念认为，对晶粒粗大的工件，一定要在调质前加入一道正火工序，让工件得到细的珠光体组织，以打破奥氏体与马氏体组织之间的可逆性，破坏晶粒遗传，达到细化晶粒的目的。或在调质工艺中使钢快速升温(5000℃／h)，可以细化晶粒，而升温速度小于每分钟2～3℃时，组织出现晶粒遗传，不能细化晶粒。而生产中工件实际加热温度却正是这个温度范围即

7、每小时小于80℃。那么怎样解决生产中工件细化晶粒问题。为什么在调质前加一次正火工序的方案效果不是很理想呢?这是因为正火工艺的温度为彳白以上30～50℃，在保温过程中原粗大晶粒的奥氏体内的组织成分并没有均匀化，当粗大晶粒奥氏体正火后形成的珠光体再奥氏体化时，奥氏体形核长大，在这较大过热度的影响下，相当于原粗大晶粒内部区域内所形成的晶粒由于成分差异较小，很容易迅速相互吞并长大。也就是说，相当于原粗大的晶粒部位的新形成的晶粒会迅速吞并长大至原晶粒大小，并没有起到太大的细化晶粒的作用。在调质后，经两次高温后工件的晶粒度得到一定的细化。轴

8、端头材料25CrNiMoV钢，是合金元素含量较高的钢，给这些钢加热至彳。稍上温度时，刚刚进行完奥氏体化，又由于其中含有大量的强碳化物形成元素，强碳化形成元素的存在，即可以阻止碳原子的扩散，它本身的自扩散又比较慢。这样使奥氏体均匀化时间很长，所形成非常细小的初始奥