提高T12鋼強韌性并獲得板條馬氏體優(yōu)化方案

1、提高T12鋼強韌性并獲得板條馬氏體優(yōu)化方案quanmuyi（材料成型07-2）摘要 常規(guī)T12鋼熱處理為直接淬火回火工藝，獲得組織硬度高韌性差，本實驗采用等 溫淬火工藝獲得下貝氏體和板條馬氏體組織具有高韌性和高強度，采用低溫淬火工藝過程簡 單獲得大量板條馬氏體是材料強韌性能提高關(guān)鍵詞T12鋼強韌性板條馬氏體1引言既有高強度又有高韌性、耐疲勞又能經(jīng)受多次沖擊的位錯型板條馬氏體形態(tài)的利用，已 大大超出了低碳鋼的范疇，改變熱處理工藝參數(shù)，可以在中碳及高碳鋼已獲得以板條馬氏體 為主的淬火組織，顯著改善中碳鋼及高碳鋼的強韌性，這種控制淬火組織一形態(tài)的方法已經(jīng) 成為中、高碳鋼強韌性的一條重要途徑。對高碳鋼

2、，為減少因塑性、韌性低而產(chǎn)生的折斷報 廢，應(yīng)設(shè)法保存較多的未溶滲碳體以降低奧氏體含碳量，從而生成較多甚至全部板條馬氏體， 如低溫、快速、短時奧氏體化淬火。本實驗利用這些原理對傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進行參數(shù)優(yōu)化和方 案優(yōu)化。2實驗材料、實驗設(shè)備鋼號C%Si%Mn%S%P%T121.130.230.230.1050.021用10噸萬能材料試驗機進行拉伸試驗，用NM T-3型顯微硬度計和洛氏硬度硬度計測定 試樣表面硬度，用透射電鏡和N EOPHT型臥式顯微鏡拍照金相組織。加熱用SG-5-10電阻爐將試樣放入鋼管內(nèi)，填木碳保護。等溫淬火用自制外熱式鹽爐，鹽 浴成分為55%KNO3+45%N aNO2，用UJ-3

3、7電位差計、水銀溫度計和調(diào)壓器聯(lián)合控制等 溫溫度。誤差控制在3 C內(nèi)。3原理：1高碳鋼要獲得優(yōu)異的強韌性，其組織應(yīng)具備下列特點：1）球化組織中的碳化物要均勻、細小、圓整，因此淬火后的剩余碳化物也應(yīng)均勻、細 小、圓整。2）馬氏體針要均勻、細致，板條馬氏體的份額要高。為此，應(yīng)細化奧氏體晶粒，先形 成適量下貝氏體，以細化后形成馬氏體的伸展空間。碳化物顆粒應(yīng)均、細小以及微 區(qū)化學(xué)成分不均勻等，都可細化馬氏體。有時同時能增加板條馬氏體的份額。2高碳鋼獲得板條馬氏體的途徑：馬氏體的形態(tài)與奧氏體的含碳量有關(guān)。奧氏體的含碳量低于0.5%時，淬火后基本上是 板條馬氏體組織;含碳量高于1.0%時，淬火后基本上是片

4、狀馬氏休組織;含碳量為0.5%-1.0% 時，淬火后是板條馬氏體組織與片狀馬氏體組織的混合組織，而且隨著含碳量的增加，板條 馬氏體組織減少。既有高強度又有高韌性、耐疲勞又能經(jīng)受多次沖擊的位錯型板條馬氏體形態(tài)的利用，已 大大超出了低碳鋼的范疇，改變熱處理工藝參數(shù)，可以在中碳及高碳鋼已獲得以板條馬氏體 為主的淬火組織，顯著改善中碳鋼及高碳鋼的強韌性，這種控制淬火組織一形態(tài)的方法已經(jīng) 成為中、高碳鋼強韌性的一條重要途徑。對高碳鋼，為減少因塑性、韌性低而產(chǎn)生的折斷報 廢，應(yīng)設(shè)法保存較多的未溶滲碳體以降低奧氏體含碳量，從而生成較多甚至全部板條馬氏體， 如低溫、快速、短時奧氏體化淬火。3等溫淬火：等溫淬火

5、是將奧氏體化的工件淬入：8的等溫鹽浴中（一般在下貝氏體溫度范圍等溫）較 長時間保溫，使其獲得下貝氏體組織，然后再空冷的淬火工藝。等溫淬火的顯著特點是保證有 較高硬度的同時,還保持有很高的韌性。淬火變形小。4低溫淬火：低溫淬火將正常加熱溫度壓低20-30度，可獲得體積分數(shù)為50%以上的板條馬氏體的淬火組 織，攣晶馬氏體也較細可以提高模具韌性。4試驗方法：（）1預(yù)備熱處理（1）正火920度（小工件保溫15min大工件保溫1h，細化過熱鋼的晶粒和消除過共析鋼的 網(wǎng)狀碳化物）（2）球化退火780 （小工件保溫20min大工件保溫數(shù)h改善鋼材的可加工性和熱處理工藝 性）（3）去應(yīng)力退火650度（保溫一小

6、時空冷）2淬火（1）大工件（預(yù)熱500-600度）（2）加熱到800度水淬火（3）在345度等溫淬火3回火300度回火（在300度回火使馬氏體中過飽和碳原子沉淀析出彌散分布的-相既提高 鋼的韌性，又保持較強的強度、硬度和耐磨性。），大工件兩次回火。）（二）1預(yù)備熱處理（1）正火920度（小工件保溫15min大工件保溫1h，細化過熱鋼的晶粒和消除過共析鋼的 網(wǎng)狀碳化物）（2）球化退火780度（小工件保溫20min大工件保溫數(shù)h改善鋼材的可加工性和熱處理工 藝性）（3）調(diào)質(zhì)。（4）去應(yīng)力退火650度（保溫一小時空冷）2淬火（4）大工件（預(yù)熱500-600度）（5）加熱到760度水淬火3回火300度

7、回火（在300度回火使馬氏體中過飽和碳原子沉淀析出彌散分布的-相既提高 鋼的韌性，又保持較強的強度、硬度和耐磨性。，大工件兩次回火。25030D350400500圖示為T12鋼等溫淬火的機械性能T12雖然在低溫區(qū)295C;300C有k的峰值，但數(shù)值較低,350C雖有k的峰值，但卻是下貝氏體和上貝氏體的過渡溫度，所以取345是合理的。T12鋼儀表元件常規(guī)工藝與等溫淬火模具壽命比較熱處理工藝硬度HRC壽命/次失效形式備注常規(guī)工藝780淬火+300回火555500根部斷裂報廢等溫淬火工藝780加熱+345等溫淬火53.5-5519730刃口鈍刃磨后可再用5結(jié)論：1）高碳鋼經(jīng)過等溫淬火有效提高了強韌性。2）高碳鋼采用調(diào)質(zhì)加低溫淬火工藝簡單使組織獲得大量板條馬氏體，材料韌性提高較 大。3）低溫、快速、短時奧氏體化淬火，生成較多板條馬氏體，使高碳鋼強韌性增強。6參考文獻：1、熱處理工藝及設(shè)計上海交大出版社彭其鳳丁洪太主編2、實用熱處理技術(shù)及應(yīng)用 機械工業(yè)出版社馬博龍王建林編著3、熱處理工作者手冊機械工業(yè)出版社4、新版工具鋼金像熱處理機械工業(yè)出版社蔡美良丁惠