瞬时淬火工艺下低碳钢的组织演变规律

发布时间：2019-10-13 15:18

【摘要】：为了探究瞬时淬火工艺下低碳钢组织的演变规律,在热模拟机上对Q195和CR340试样进行了瞬时淬火处理.结果表明,瞬时淬火工艺初期得到马氏体+贝氏体+铁素体+未溶渗碳体的复杂混合组织;保温足够时间后,未溶渗碳体逐渐溶解使奥氏体平均碳浓度升高,奥氏体晶粒内碳浓度梯度减小,从而增加组织中马氏体相对量,最终得到全部板条马氏体组织.瞬时淬火工艺与传统淬火工艺相比可明显细化试验钢晶粒尺寸,提高升温速率对试验钢晶粒细化作用更明显.
【图文】：

淬火处理，温度由点焊在试样中心部位的K型热电偶测得并控制．对经过瞬时淬火处理后的试样均温区(距热电偶5mm范围内)材料进行金相(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度测试分析．金相试样经研磨抛光后用体积分数为4%的硝酸酒精溶液进行腐蚀，将组织显现出来．利用美国FEI公司扫描电子显微镜对试样进行组织表征．硬度测试在日本FM－700显微硬度仪(Future－tech)上进行，加载载荷为0.098N．1.3实验工艺为了比较低碳钢在瞬时淬火与传统淬火后显微组织差别，对试验钢进行不同工艺参数瞬时淬火处理，瞬时淬火不同热处理工艺如图1所示．传统淬火工艺为将试样随炉以30℃/s升温至1150℃，保温5min后淬火，两种工艺冷却方式全部为水淬．图1瞬时淬火不同热处理工艺Fig.1Differentflashprocessing2实验结果和讨论2.1瞬时淬火与普通淬火组织对比表2为试验钢在瞬时淬火不同工艺参数与传统淬火后的相组成．为了表示方便用FP表示瞬时淬火工艺，QT表示传统淬火工艺，淬火组织中F表示铁素体、B表示贝氏体、M表示马氏体、C表示渗碳体．表2两种低碳钢不同淬火热处理后的显微组织Table2Microstructureoftwokindsoflowcarbonsteelsunderflashprocessing试样编号奥氏体化温度/℃时间/s淬火组织CＲ－FP110002F+M+CCＲ－FP211502F+B+MCＲ－FP311505MCＲ－QT1150300MQ－FP110002F+M+CQ－FP210005F+MQ－FP211502F+B+MQ－FP311505B+MQ－QT1150300B+M注:CＲ－*表示CＲ340试样，Q－*表示Q195试样．CＲ340经传统淬火处理后得到全部马氏体组织，瞬时淬火随着淬火温度与时间的增加马氏体、贝氏体含量逐渐增加，铁素体逐渐减少并在一定条件下获得全部马氏体组织．Q195由于淬透性低，经传统淬火后获得少量贝氏体与马氏体混合组织，在瞬

在后面详细探讨．瞬时淬火与普通淬火工艺相比具有更快的升温速率和极短的保温时间．为了弄清瞬时淬火工艺对低碳钢组织的影响，对在1150℃瞬时淬火与普通淬火试样进行金相显微分析，结果如图2所示，CＲ340在两种淬火工艺下得到全部的板条马氏体组织，Q195由于其具有更低的碳含量导致淬透性低［9］，因此并没有得到全部板条马氏体组织而是含有少量贝氏体．图2中白色虚线为原始奥氏体晶界，通过对比可明显看出，在本实验条件下瞬时淬火工艺可显著细化晶粒．其原因是试验钢的奥氏体晶粒尺寸受到两方面的影响:一方面随着升温速率的提高，奥氏体形核点明显增多;另一方面，由于保温时间很短晶粒来不及长大，，此外奥氏体中碳浓度的不均匀使晶粒内部存在许多不同碳浓度微区，各微区的马氏体Ms点不同，马氏体不能穿越不同的浓度微区长大，使马氏体组织得到细化．图2瞬时淬火与普通淬火组织对比Fig.2Microstructureoftraditionalandflashprocessing(a)—传统淬火，CＲ340;(b)—瞬时淬火，CＲ340;(c)—传统淬火，Q195;(d)—瞬时淬火，Q195．2.2瞬时淬火升温速率的影响图3为CＲ340分别在100℃/s和200℃/s的升温速率下得到的最终组织，可见，由于保温时间短，得到的最终组织均为板条马氏体+贝氏体+铁素体的混合组织，白色箭头指出在晶界附图3瞬时淬火不同升温速率对组织影响Fig.3Microstructureoflowcarbonsteelatdifferentheatingratesofflashprocessing(a)—CＲ340－1150℃－2s－100℃/s;(b)—CＲ340－1150℃－2s－200℃/s．近出现的少量铁素体和贝氏体组织，黑色箭头指向典型板条马氏体组织．更高的升温速率下晶界处铁素体+贝氏体组织明显增多，这说明不同升温速率下奥氏体状态有明显差异，根据奥氏体不均匀(TTA)曲线可知，
【作者单位】： 东北大学材料与冶金学院;
【基金】：国家高技术研究发展计划项目(2012AA03A503,2012AA03A502)
【分类号】：TG161;TG142.1

【参考文献】

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本文编号：2548734