无碳化物贝氏体钢渗碳后的深冷处理

发布时间：2019-10-03 00:28

【摘要】：采用热磁分析、显微硬度分析与直读光谱分析等相结合的方法,对无碳化物贝氏体钢进行渗碳后的深冷处理工艺优化。结果表明:无碳化物贝氏体钢在1193K渗碳空冷后,测试有效硬化层样品的热磁曲线,可以得到有效硬化层的深冷处理温度宜低于134K。经123K深冷处理和463K回火,有效硬化层残留奥氏体含量约为12.2%(质量分数)。通过深冷处理使渗碳钢近表面层得到显著硬化,再经低温回火使近表面层硬度均达到810HV_(1.0)左右,渗碳钢的硬度梯度分布趋于合理。
【图文】：

分析结果图,碳浓度,显微硬度,试样

磁强计（ＶＳＭ）组件上对样品进行磁性分析，包括恒温（３００Ｋ）磁化曲线和热磁曲线分析。所选用的最大磁场强度（Ｈ）为３００００×７９．６Ａ·ｍ－１。根据磁性分析的结果，确定冷处理工艺。将渗碳后的试样在ＳＬＸ－８０型程序控制深冷箱中进行深冷处理。４６３Ｋ／６０ｍｉｎ回火后作进一步磁性分析。利用ＡｘｉｏＶｅｒｔ．Ａ１型金相显微镜观察试样的显微组织。２结果与分析２．１直读光谱分析和显微硬度分析渗碳空冷试样的直读光谱分析结果和显微硬度分析结果见图１。由图１可得试样渗碳空冷后碳浓度随渗层深度的变化规律，其最高碳浓度约为１．１％，由直读光谱分析确定的全渗层深度为３．６ｍｍ。由显微硬度分析结果可得试样渗碳空冷后的有效硬化层深度为１．４ｍｍ。渗碳空冷（ＡＣ）后渗层最高硬度值虽然达到７６０ＨＶ１．０以上，出现在距离表面０．６ｍｍ处，但近表面层最低硬度值仅为５００ＨＶ１．０。由图１可见，再经４６３Ｋ／６０ｍｉｎ回火后（ＡＣ＋Ｔ），近表面层最低硬度值还会进一步降低到４６０ＨＶ１．０左右，渗碳钢的硬度梯度分布更加不合理。全渗层深度（３．６ｍｍ）包括有效硬化层深度（１．４ｍｍ）和过渡层深度（２．２ｍｍ）。有效硬化层最低碳浓度即距离表面１．４ｍｍ处的碳浓度为０．３７％。图１试样的碳浓度和显微硬度分析结果Ｆｉｇ．１Ｃａｒｂｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎ２．２有效硬化层样品的热磁分析为了深入研究无碳化物贝氏体钢渗碳后的冷处理特性，根据有效

热磁曲线,有效硬化层,热磁曲线,渗碳

材料工程２０１７年５月图２渗碳空冷后有效硬化层样品的热磁曲线Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｒｍａｌｍａｇｎｅｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｌａｙｅｒｓａｍｐｌｅａｆｔｅｒｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇａｎｄａｉｒｃｏｏｌｉｎｇ层的马氏体转变终止温度（Ｍｆ＝１３４Ｋ）即冷处理特征温度，实际冷处理温度宜等于或略低于冷处理特征温度，再降低冷处理温度并不能使残留奥氏体进一步减少。由此确定深冷处理工艺为：１２３Ｋ／３０ｍｉｎ，将渗碳后的试样整体在ＳＬＸ－８０型程序控制深冷箱中进行深冷处理。深冷处理后的回火工艺为４６３Ｋ／６０ｍｉｎ。无碳化物贝氏体钢渗碳空冷，并经４６３Ｋ／６０ｍｉｎ低温回火后，渗层典型组织如图３（ａ）所示，可以看出为回火针状马氏体和块状残留奥氏体。深冷处理并经４６３Ｋ／６０ｍｉｎ低温回火后，渗层典型组织如图３（ｂ）所示，可见光学显微镜下已观察不到回火马氏体，而转变为隐晶回火马氏体（并含残留奥氏体）。随钢中碳含量增加，过冷奥氏体稳定性提高，马氏体淬透性增大，故淬火后渗碳层形成高碳马氏体组织。由表及里，高碳马氏体组织逐渐转变为无碳化物贝氏体组织。由此可以认为，渗碳后无论渗层还是心部，均由α－Ｆｅ为溶剂的固溶体相（马氏体或贝氏体－铁素体）和γ－Ｆｅ为溶剂的固溶体相（残留奥氏体）两相组成。根据直读光谱分析结果，渗层马氏体和心部贝氏体－铁素体二者成分的区别是马氏体比贝氏体－铁素体含碳量高、含铁量低且最大差值不超过１％，，将二者统一视为α－Ｆｅ为溶剂的固溶体相，定量相分析时取二者含铁量的中间值，由此引起的误差在±０．５％以内。根据渗碳空
【作者单位】：河北科技大学材料科学与工程学院;河北省材料近净成形技术重点实验室;
【基金】：河北省自然科学基金资助项目(E20142081149)
【分类号】：TG161

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