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    热处理影响高铬铸铁铸件硬度的研究

    类别:行业动态   发布时间:2020-03-10 16:29:12   浏览:

      1铸件实验材料及办法

      实验用高铬铸铁成分(质量分数,%)为:2.61C,0.55Si,1.58Mn,14.98Cr,0.67Mo,0.48Ni,0.33Cu,0.18Nb,0.013P,0.019S.将试样线切割成8mm×8mm×10 mm的长方体试样,别离在950,970和990℃淬火,保温时刻别离为1,4和7h,冷却方法别离为在空气中淬火,在机油中淬火和在炉中冷却,对950℃保温1h的淬火试样进行回火,回火温度为200,300,400和500℃,回火时刻为6h.使用500MRA硬度计测定试样的洛氏硬度,使用ZeissAxiovert40MAT光学显微镜观察试样的金相安排。未经热处理时,铸态试样的金相安排为奥氏体和碳化物。其硬度值为41.6HRC.

      2实验成果及讨论

      2.1淬火温度的影响

      不同淬火温度下的硬度值。能够看出,在相同的淬火介质中,跟着淬火温度的升高,硬度值呈现先增大后减小的趋势,在970℃的淬火温度下呈现峰值。淬火介质不同,其硬度值也不同。在相同的热处理工艺下,油淬的硬度值最高,空淬其次,炉冷后的硬度值最低。

      高铬铸铁的淬火温度直接影响溶入奥氏体中的渗碳体数量。因为渗碳体中含有更多的合金元素铬,因而淬火温度也就直接影响奥氏体中合金元素的含量,如图2.淬火加热温度较低时,溶入奥氏体中的渗碳体数量较少,淬火后作为合金基体的马氏体中碳,铬等合金元素较少,马氏体硬度较低,导致合金的硬度也较低。淬火温度升高,碳的分散速度快,溶解到奥氏体中的碳含量增多,改变成马氏体中的含碳量也增多,马氏体硬度高了,基体硬度变高,则高铬铸铁全体的微观硬度也添加。而淬火加热温度太高,溶入奥氏体中的渗碳体数量较多,奥氏体中合金元素的含量较高,进步了奥氏体的安稳性。奥氏体化温度越高,会使一次碳化物溶解到奥氏体中,奥氏体数量增多,一次碳化物数量削减,导致硬度下降。当冷却至室温时,只能部分改变为马氏体,余下的奥氏体就残留了下来,使剩余奥氏体量添加,硬度值下降。铸态奥氏体过饱和溶入碳及合金元素,在热力学上处于不安稳状态,会从奥氏体中分散出去。根据文献可知,分散出去的碳及合金元素以二次碳化物的形式存在。在热处理进程中,加热温度明显影响二次碳化物分出量。二次碳化物的分出量跟着淬火温度的升高而削减,所以,在淬火温度较高的情况下,基体中碳和其他合金元素含量进步,分出的二次碳化物削减,奥氏体安稳化程度添加,发作马氏体改变的MS点下降,淬火后马氏体量削减,剩余奥氏体量增多,使得硬度值下降。

      2.2保温时刻的影响

      在950℃保温不同保温时刻,别离炉冷,空冷和油冷对应的硬度值。能够看出,在相同的淬火介质下,跟着保温时刻的添加,硬度值先增大后减小,保温时刻为4h时,硬度值最高。

      在950℃淬火时,跟着保温时刻的延伸,碳的分散逐渐均匀化,溶解到奥氏体中的碳含量增多,改变成马氏体中的含碳量也增多,马氏体硬度高了,基体硬度变高,则高铬铸铁全体的微观硬度也添加。但是再持续延伸保温时刻,一次碳化物会进一步溶解到奥氏体中,奥氏体含碳量增多,发作马氏体改变的MS点下降,淬火后马氏体量削减。同时保温时刻延伸,二次碳化物呈现集合和长大,强化效果下降,会下降基体硬度。保温时刻过长,奥氏体基体的晶粒长大,这以后改变得到的马氏体相对粗大,这也软化了基体,使基体的显微硬度下降,导致高铬铸铁的硬度下降。

      2.3XRD分析

      对950℃保温1,4和7h的试样进行X射线衍射分析(XRD),图5为保温7h的XRD图。从图中能够看到,主要的相为合金碳化物,马氏体和奥氏体。

      因为马氏体的双峰没有明显分离,能够把马氏体当作铁素体来处理。收集α相的(200)和(211)及γ相的(200),(220)和(311)晶面衍射峰的强度,组成(200)α-(200)γ,(200)α-(220)γ,(200)α-(311)

      γ,(211)α-(200)γ,(211)α-(220)γ,(211)α-(311)γ,对每一组合用直接对比法核算高铬铸铁基体中残留奥氏体含量,再取其平均值。剩余奥氏体的含碳量用下式核算:α=3.555+0.044x式中:α为(311)γ的点阵常数(?);x为剩余奥氏体的含碳量(wt%)。

      剩余奥氏体量及碳含量见表1.从表1能够看到,跟着保温时刻的延伸,剩余奥氏体含量添加,其碳含量也添加。950℃保温1h与4h差异不明显,保温7h后发现剩余奥氏体明显增多。这解释了淬火工艺不同,硬度的改变。保温时刻较短时,适当延伸保温时刻能够让更多的碳化物溶解到奥氏体中,奥氏体中的碳浓度添加,随后得到的马氏体碳浓度较高,其硬度添加,从而表现出微观硬度添加。而保温7h后,奥氏体中碳浓度相对较高,MS被压低,淬火后得到较多的剩余奥氏体。因为奥氏体的硬度比马氏体要低许多,所以合金表现出微观硬度下降。

      2.4回火温度的影响

      在950℃淬火温度保温1h油淬后,不同回火温度对应的硬度值。能够看出,跟着回火温度的增高,硬度值逐渐下降。回火的进程就是马氏体分化,铬的碳化物分出和剩余奥氏体分化的进程。回火处理中,相变主要为淬火马氏体的分化和碳化物的分出和长大。淬火后,马氏体中含有较高的合金元素铬以及钼,这些强碳化合物能够增强回火马氏体的安稳性,推延马氏体的分化。跟着回火温度的升高,合金元素分散能力增强,形成合金碳化物分出。伴跟着马氏体的分化和碳化物的分出和长大,强化效果下降,致使基体的硬度下降。

      3定论

      (1)在本实验中,970℃保温4h淬火后200℃回火,高铬铸铁的硬度值最高,为62.8HRC.

      (2)跟着淬火温度的升高和保温时刻的延伸,奥氏体中的碳含量添加,改变成的马氏体中的含碳量也添加,基体硬度进步。淬火温度过高或保温时刻过长,奥氏体中的碳含量过高,MS点下降,剩余奥氏体添加,高铬铸铁的硬度下降。

      (3)回火温度的升高,加快了马氏体的分化和碳化物的分出,马氏体硬度下降,导致高铬铸铁的硬度值下降。


     

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