等温淬火奥贝球铁热处理工艺操作,及各类原因造成的硬度和韧性影响分析

科技   2024-11-08 17:08   河南  

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奥贝球墨铸铁的等温淬火工艺操作流程:

1. 奥氏体化:将球墨铸铁加热至奥氏体温度范围(一般为850-900°C),并保温一段时间(1-2小时),使铁素体和珠光体转变成奥氏体,且奥氏体为碳所饱和。保温时间可根据铸件的有效厚度来计算,公式为:保温时间(min)=有效厚度(mm)×1-2(min/mm)。

2. 淬火:迅速冷却至使铸件不生成珠光体并高于马氏体开始形成温度(Ms)的温度区间,通常在250-380°C。冷却过程中可使用水基悬浮液等淬火介质,保持介质流速在一定范围内(如0.2-0.6m/s),淬火时间为1-5s。

3. 等温处理:在此温度下保持足够长的时间(1.5-3.5小时),使部分奥氏体转变成贝氏体。例如在200-300°C下等温5-600min。

4. 空冷:最后空冷至室温。

在实际生产中,还需要注意以下几点来控制工艺:

1. 化学成分:合理控制合金液的成分,如碳含量一般为3.6-4.0%,硅含量为2.3-2.9%,钼含量≤0.35%、铜含量≤1.3%、镍含量≤1.3%、磷含量≤0.05%、硫含量≤0.03%等。添加适量的钼可提高淬透性,添加不同量的铜和镍可使铸件具有良好的韧性。

2. 球化和孕育处理:球化级别需达到1-2级,石墨球每平方厘米数≥100个。

3. 升温速度:升温速度一般控制在80-90°C/h。

4. 控制组织比例:获得的成品中,奥氏体含量可在20-30%,贝氏体含量在70-80%。产品中的奥氏体在使用过程中可通过力学作用转变为马氏体。

不同的生产厂家和具体产品可能会对工艺参数进行调整,以获得最佳的性能。在进行等温淬火工艺时,建议根据实际情况进行试验和优化,以确保产品质量。同时,严格遵守相关的操作规程和安全注意事项。

哪些因素会影响奥贝球墨铸铁等温淬火后的硬度?

化学成分

碳含量:碳是主要影响因素之一。较高的碳含量可以增加奥氏体中的碳浓度,淬火后会有更多的碳化物析出,有利于提高硬度。通常碳含量在3.6 - 4.0%左右,适量增加碳含量,能使硬度上升。

合金元素:像钼、铜、镍等合金元素。钼能有效提高淬透性,使铸件在淬火过程中更容易形成马氏体或贝氏体组织,从而提高硬度。铜和镍元素也有助于改善组织,增强基体强度,间接提高硬度。

淬火温度和时间

奥氏体化温度:如果奥氏体化温度过高(如超过900°C),会使奥氏体晶粒粗大,导致淬火后硬度不均匀。而温度过低(低于850°C),则可能使奥氏体化不完全,影响后续贝氏体转变,使硬度降低。

淬火冷却速度:冷却速度需要控制在合适的范围。如果冷却速度过慢,在冷却过程中可能会有珠光体组织先析出,从而降低硬度;冷却速度过快,则可能产生淬火裂纹,并且可能会使组织转变不完全,影响硬度。

等温处理参数

等温温度:等温温度一般在250 - 380°C之间。较低的等温温度(如250°C左右)有利于形成下贝氏体组织,下贝氏体比上贝氏体具有更高的硬度。如果等温温度过高,会形成上贝氏体或珠光体,导致硬度下降。

等温时间:时间过短,奥氏体向贝氏体转变不充分,残留较多奥氏体,硬度达不到预期。时间过长,可能会导致贝氏体长大,使硬度降低。

原始组织

球化率和石墨球大小也有影响。球化率高(如达到1 - 2级)、石墨球细小且分布均匀的原始组织,在等温淬火后更有利于获得均匀的硬度。因为这种组织在加热和冷却过程中,元素的扩散更均匀,组织转变也更均匀。

哪因素会影响奥贝球墨铸铁等温淬火后的韧性?

化学成分

合金元素:镍和铜等合金元素可以有效改善韧性。镍能够细化晶粒,使组织更加均匀,从而减少应力集中,提高韧性。铜元素也有类似的作用,同时它还能增强基体的强度,在提高韧性的同时也有助于维持一定的强度。

碳含量:碳含量过高可能会导致碳化物增多,使基体变脆,韧性降低。适当降低碳含量可以减少碳化物的析出,有助于提高韧性。

原始组织

球化质量:良好的球化效果对韧性非常重要。球化率高(例如达到1 - 2级)、石墨球细小且分布均匀的组织,在淬火过程中可以有效缓解应力集中。因为石墨球能够起到类似空洞的作用,在受到外力时可以容纳一定的变形,从而提高韧性。

珠光体和铁素体含量:原始组织中铁素体和珠光体的比例会影响韧性。如果原始组织中珠光体含量过高,淬火后韧性可能较低;而适当的铁素体含量可以在一定程度上提高韧性。

热处理工艺参数

奥氏体化温度和时间:过高的奥氏体化温度或者过长的奥氏体化时间,会使奥氏体晶粒长大,导致组织粗大,韧性下降。例如,奥氏体化温度超过900°C,晶粒长大现象明显,韧性会受到严重影响。

等温温度和时间:等温温度如果选择不当,会影响贝氏体的形态。若形成大量上贝氏体,材料的韧性会较差;而形成下贝氏体有利于提高韧性。另外,等温时间过长可能导致贝氏体组织粗大,也会降低韧性。

铸件结构

铸件的形状和壁厚等结构因素也会对韧性产生影响。壁厚不均匀的铸件在淬火过程中,由于冷却速度不同,可能会产生较大的内应力,从而降低韧性。形状复杂的铸件更容易出现应力集中的部位,这些部位的韧性往往较低。


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