全國(guó)聯(lián)系熱線：
好品質(zhì)·鼎言造?
15366800190
真空回火-不銹鋼熱處理
來(lái)源:
|
作者:鼎言熱處理
|
發(fā)布時(shí)間: 2019-11-17
|
6735 次瀏覽
|
分享到:
(1)真空回火作用真空淬火后的零件有的采用低溫井式爐、硝鹽爐、油爐等進(jìn)行低溫或高溫回火,這樣則失去了真空淬火的優(yōu)越性,因此部分零件為了將真空淬火后的優(yōu)勢(shì)(不氧化、不脫碳、表面光澤、無(wú)腐蝕污染等)保持下來(lái),尤其是不再加工的多次高溫回火的精密零件更是如此
高速鋼W6Mo5Cr4V2和SKH55鋼制的中8mm×130mm的試樣進(jìn)行1210℃高溫淬火與560℃三次真空高溫回火后,與同工藝參數(shù)的鹽浴淬火、回火的硬度水平相當(dāng),但真空回火后的靜彎曲破斷功(破斷載荷與形變量乘積)卻明顯提高了,具體如表2-20所示。
對(duì)于批量生產(chǎn)的工件,在高溫回火后對(duì)還需要進(jìn)行磨削加工的高速鋼而言,采用普通的回火方式對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)任何影響,此時(shí)可節(jié)省大量的高純氮?dú)?降低了熱處理成本,對(duì)于只進(jìn)行低溫回火的產(chǎn)品,真空回火與常規(guī)回火在質(zhì)量上無(wú)多少差別,從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā),應(yīng)優(yōu)先采用普通回火方式。
進(jìn)行真空回火操作時(shí),需要將淬火后(油淬火)的工件清洗干凈后均勻擺放在回火料架上,抽真空到1.3Pa后,再回充氮?dú)庵?.32×104~9.31×104Pa,在循環(huán)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的氣流中將工件加熱至設(shè)定溫度,經(jīng)充分保溫后進(jìn)行強(qiáng)制冷卻風(fēng)冷。具體工藝曲線見(jiàn)圖27,一種是在真空回火爐內(nèi)或真空淬火爐充氮?dú)膺M(jìn)行回火,一種是在1.3Pa下進(jìn)行回火,需要注意的是,要確保零件的回火充分,必須延長(zhǎng)零件的回火時(shí)間(為空氣爐的2~3倍)。
在工模具進(jìn)行二次、三次回火時(shí),有時(shí)可與560~570℃的軟氮化、離子滲氮工藝處理結(jié)合起來(lái),可使工件表面形成幾微米到十幾微米的氮碳化合物層,賦予表面具有高的抗蝕能力、高的硬度和高的耐磨性,鋁擠壓模在真空淬火后進(jìn)行軟氮化回火,則比常規(guī)工藝淬火及小歌律
鹽浴軟氮化處理的壽命提高3倍。
(2)真空回火的光亮度真空淬火后工件在進(jìn)行真空回火時(shí),回火光亮度是一個(gè)主要的技術(shù)指標(biāo),而回火光亮度不穩(wěn)定甚至低下,乃是真空回火技術(shù)研究的關(guān)鍵與重點(diǎn),資料表明,鋼在真空退火時(shí),其真空度和加熱溫度對(duì)工件處理后的光亮度影響很大,真空回火處理的影響和趨勢(shì)與真空退火大致相同
傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是真空熱處理是一種中性氣氛,美國(guó)金屬學(xué)會(huì)和真空學(xué)會(huì)委員、 SoudertonVFS的總裁 William r. Jones對(duì)于這一現(xiàn)象進(jìn)行了一項(xiàng)研究,具體試驗(yàn)結(jié)果如圖2-8和圖2-9所示。
圖28表明真空爐在抽真空15min冷態(tài)時(shí)的殘留氣體光譜分析,從這幅典型的殘留氣體光譜可以看出,峰值14、峰值28是氮?dú)?峰值32是氧氣,然而更重要的峰是16、17和18,系水蒸氣的表征,說(shuō)明在工業(yè)電爐中,水蒸氣在殘留氣體中始終占有支配地位。圖29則表明在真空爐中連續(xù)抽空4h后的結(jié)果,真空壓力從約10-2Pa范圍降至10-4Pa范圍,空氣的殘留氣體光譜(RGA)大為降低,峰32氧氣的光譜接近于消失,但水蒸氣峰17和18仍然保持優(yōu)勢(shì)的比例較大,研究表明,這一狀態(tài)從室溫持續(xù)到約650℃,高于650℃水蒸氣開(kāi)始分解,出現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng),故認(rèn)為在低于650℃范圍,真空爐呈微氧化氣氛(或微氧化狀態(tài)),這一點(diǎn)得到了證明,也解釋了從室溫到650℃溫度范圍正好是真空回火處理的工作區(qū)域,在通常的真空回火后工件表面光亮度灰暗或不穩(wěn)定的原因。
根據(jù)以上的理論分析,結(jié)合真空熱處理的實(shí)際,就對(duì)提高真空回火的光亮度采取如下措施
①提高工件的真空度。將真空回火的真空度從1~10Pa提高到1.3×102Pa,目的是減少真空爐中氧的含量,消除氧氣對(duì)于工件氧化的影響
②充氮?dú)庵屑尤?0%的氫氣,使循環(huán)加熱與冷卻的氣流的混合氣體呈還原性氣氛,使?fàn)t內(nèi)的氧化性氣氛與氫氣中和,形成弱還原性氣氛。
③減少真空爐隔熱屏吸收與排放水汽的影響。隔熱屏吸氣、排氣造成真空回火光亮度不高是長(zhǎng)期困擾真空熱處理技術(shù)人員的問(wèn)題之一,可通過(guò)采用全金屬隔熱屏設(shè)計(jì),或采用外層為石墨氈,里面4層為金屬隔熱屏結(jié)構(gòu),以排除耐火纖維隔熱屏吸水性大的弊端。高
④快速冷卻,使工件出爐溫度低,提高回火光亮度
⑤提高溫度的均勻性,有利于回火光亮度的一致。實(shí)踐表明,采用以上措施后,真空回火后的工件的表面光亮度可達(dá)真空淬火后的90%
(3)真空回火脆性與防止鋼的回火目的是降低脆性、提高韌性,達(dá)到要求的力學(xué)性能,但對(duì)于某些鋼而言在200350℃之間以及450~650℃之間出現(xiàn)兩個(gè)低谷,在這兩個(gè)范圍內(nèi)回火后雖然硬度有所下降,但沖擊韌度并未升高,反而顯著下降(見(jiàn)圖2-10),分別稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性與第二類(lèi)回火脆性
由于回火脆性的原因,使可供選擇的回火溫度受到了限制,給調(diào)整力學(xué)性能帶來(lái)了一定的困難,經(jīng)過(guò)近80年的研究,盡管關(guān)于回火脆性的形成機(jī)理尚未形成理論,目前幾種說(shuō)法并存,相互補(bǔ)充,但人們找到防止回火脆性的一些方法和若干措施。
①第一類(lèi)回火脆性
a.第一類(lèi)回火脆性的產(chǎn)生原因鋼在200~350℃進(jìn)行回火出現(xiàn)的回火脆性稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性又稱(chēng)低溫回火脆性,對(duì)于出現(xiàn)回火脆性的鋼再加熱到更高溫度回火,則可將脆性消除,使沖擊韌度重新升高,此時(shí)若在200~350℃范圍內(nèi)回火則不再產(chǎn)生這種脆性?？梢?jiàn)第類(lèi)回火脆性是不可逆的。
幾乎所有的鋼均存在第一類(lèi)回火脆性,影響第一類(lèi)回火脆性的因素主要是化學(xué)成分,可以將鋼中的元素按其作用分為三類(lèi)
有害雜質(zhì)元素。其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等,鋼中存在這些元素將導(dǎo)致出現(xiàn)第一類(lèi)回火脆性的產(chǎn)生
促進(jìn)第一類(lèi)回火脆性的元素。屬于這一類(lèi)的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V、C等這些元素的存在促進(jìn)了第一類(lèi)回火脆性的發(fā)展,部分合金元素如Cr、Si等還能將回火脆性的溫度提高
減弱第一類(lèi)回火脆性的元素。屬于此類(lèi)的合金元素有Mo、W、Ti、Al等,鋼中含有這類(lèi)元素時(shí),第一類(lèi)回火脆性被減弱。除了化學(xué)成分影響第一類(lèi)回火脆性外,還與奧氏體晶粒的大小以及殘余奧氏體數(shù)量的多少有關(guān),奧氏體晶粒越細(xì),則第一類(lèi)回火脆性愈弱;殘余奧氏體愈多則愈嚴(yán)重
文獻(xiàn)指出1,2,在淬火后約300℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為藍(lán)脆如圖2-10所示,一般而言,對(duì)于含有碳化物形成元素如鉻的鋼要避免在200~370℃之間進(jìn)行回火
b.防止第一類(lèi)回火脆性的方法根據(jù)前面提到的影響第一類(lèi)回火脆性的原因,應(yīng)采取以下措施來(lái)減輕其回火脆性:游
降低鋼中雜質(zhì)元素的含量;用A1脫氧或加入Nb、V、Ti等元素細(xì)化奧氏體晶粒;加入Mo、W等減輕第一類(lèi)回火脆性的合金元素;加入Cr、Si以調(diào)整第一類(lèi)回火脆性的溫度范圍,使之避開(kāi)所需的回火溫度;采用等溫淬火代替淬火+高溫回火等。
②第二類(lèi)回火脆性
a.第二類(lèi)回火脆性產(chǎn)生原因鋼在450~650℃范圍回火后出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性也稱(chēng)為髙溫回火脆性,第二類(lèi)回火脆性使室溫沖擊韌度顯著下降,出現(xiàn)第二類(lèi)回火脆性的材料與中碳合金鋼、部分耐熱鋼等有關(guān),尤其是大截面用鋼有關(guān)第二類(lèi)回火脆性的重要特征之一是除了在450~650之間回火會(huì)引起脆性外,在較高溫度回火后緩慢冷卻通過(guò)450~650℃的脆性發(fā)展區(qū)也會(huì)引起脆化,即所謂的緩冷脆化。如高溫回火后快冷通過(guò)脆性發(fā)展區(qū)則不會(huì)引起脆化,見(jiàn)圖2-11
第二類(lèi)回火脆性的重要特征之二是在脆化后(包括緩冷脆化及部分等溫脆化),如再加熱到650℃以上,然后快冷至室溫,則可消除脆化。在脆性消除后還可再次發(fā)生脆化(包括緩冷脆化及部分等溫脆化),這表明第二類(lèi)回火脆性是可逆轉(zhuǎn)的,故稱(chēng)為可逆回火脆性。組織因素,下面分別介紹
影響第二類(lèi)回火脆性的因素有化學(xué)成分、熱處理工藝參數(shù)和如下
化學(xué)成分的影響。按作用的不同可將存在于鋼中的元素分為三類(lèi):雜質(zhì)元素的影響,屬于該類(lèi)的元素有P、Sn、Sb、As、B、S等,第二類(lèi)回火脆性是由這些雜質(zhì)元素引起的。但當(dāng)鋼中不含有Ni、Cr、Mn、Si等合金元素時(shí),雜質(zhì)元素的存在不會(huì)引起第二類(lèi)回火脆性,文獻(xiàn)指出“真空預(yù)可控氣氛熱處理”雜質(zhì)元素的作用與鋼種的成分有關(guān)。促進(jìn)第二類(lèi)回火脆Si、C等,這類(lèi)元素單獨(dú)存在也
性的合金元素的影響,屬于這一類(lèi)的元素有N、Cr、Mn不會(huì)引起第二類(lèi)回火脆性,必須與雜質(zhì)元素同時(shí)存在時(shí)才會(huì)引起第二類(lèi)回火脆性,當(dāng)雜質(zhì)元素含量一定,這類(lèi)元素的含量愈高,脆化愈嚴(yán)重。扼制第二類(lèi)回火脆性的元素,屬于這類(lèi)的元素有Mo、W、V、Ti等,這些元素的加入量有一最佳值,另外稀土元素La、Nb、Pr等也能扼制第二類(lèi)回火脆性
熱處理工藝參數(shù)的影響。在450~650℃溫度范圍內(nèi)回火時(shí),引起第二類(lèi)回火脆性的脆化程度與回火溫度及時(shí)間密切相關(guān)。緩冷脆化不僅與回火溫度與時(shí)間有關(guān),更主要的是與回火后的冷卻速度有關(guān),冷速的影響同樣也反應(yīng)了脆化過(guò)程的擴(kuò)散過(guò)程,這里不再贅述。
組織因素的影響。與第一類(lèi)回火脆性不同,不論鋼具有何種原始組織均有第二類(lèi)回火脆性,但以馬氏體的回火脆性最嚴(yán)重,貝氏體次之,珠光體最輕。這表明第二類(lèi)回火脆性主要不是由于馬氏體的分解及殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變引起的。第二類(lèi)回火脆性還與奧氏體的晶粒度有關(guān),奧氏體晶粒度愈細(xì)則回火脆性愈低
b.防止第二類(lèi)回火脆性的方法從以上分析所述,防止第二類(lèi)回火脆性的方法如下降低鋼中的雜質(zhì)元素的含量;加入能細(xì)化奧氏體晶粒的元素如Nb、V、Ti等以細(xì)化奧氏體晶粒,以增加晶界面積,降低單位面積雜質(zhì)元素偏聚量;加入適量的能扼制第二類(lèi)回火脆性的合金元素如Mo、W等;避免在450~650℃范圍內(nèi)回火,在650℃以上回火后快冷;釆用亞溫淬火及鍛造余熱淬火等工藝來(lái)減輕或扼制第二類(lèi)回火脆性
(4)真空度的選擇要求與氣壓調(diào)節(jié)大多數(shù)金屬的加熱是在500~1350℃、133×10-1.33×10-5Pa的條件下進(jìn)行的,確定真空加熱的真空度時(shí),必須綜合考慮表面光亮度,除氣、脫碳和合金元素蒸發(fā)等效果。表面光亮度與加熱溫度、冷卻方式和介質(zhì)以及真空度有關(guān)。真空度與鋼的表面光亮度的對(duì)應(yīng)關(guān)系大致如下:真空度為133×10-4Pa時(shí),被加熱工件的表面光亮度可達(dá)85%;真空度為133×10-3Pa時(shí),光亮度略有下降;真空度在133Pa時(shí),表面生產(chǎn)薄氧化膜,光亮度降至51.3%;真空度為133×100~133×200Pa時(shí),氧化膜增厚,光亮度為22.8%。在133×10-3Pa下進(jìn)行加熱,相當(dāng)于在百萬(wàn)分之一以上純度的惰性氣氛中加熱的保護(hù)效果。一般黑色金屬在此真空度下加熱就不會(huì)氧化。合金工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼等在900℃以下溫度加熱時(shí),133×10-2-133×10-3Pa以上的真空度時(shí)足夠的對(duì)于含有Cr、Mn、Si等的合金鋼或需在1000℃以上溫度加熱的鋼種,應(yīng)回充氮?dú)獾姆椒▽鈮嚎刂圃?33×10-1Pa以下。不銹鋼析出硬化型合金、鐵鎳基合金、鈷基合金等,也需要在中等真空度下加熱淬火。要求較高的光亮度時(shí),需要在133×103~1.33×10-4Pa下加熱。鈦合金等只是為了排除所吸收的氣體時(shí),才采用1.33×10-4Pa以上的真空度。銅與銅合金在1.33×10-1Pa加熱,其光亮度就已經(jīng)符合要求了。
平需要糾正的觀點(diǎn)是,在盡可能高的真空度下加熱金屬,并不一定取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,這是因獲得高真空而消耗較多的時(shí)間和動(dòng)力,同時(shí)還因?yàn)楹辖痄摰哪承┖辖鹪卦诟哒婵障庐a(chǎn)生選擇性揮發(fā),從而加劇了工件光亮度的下降,表面變得粗糙。對(duì)于細(xì)小精密、比表面積大的工件而言,表面成分的變化必然導(dǎo)致性能的惡化,表221為幾種鋼預(yù)熱、淬火加熱及回火真空度的選擇,供參考。
注:1.高速鋼升溫至淬火加熱溫度前,向爐內(nèi)回充高純度惰性氣體,使真空控制在133Pa,為防止晶粒粗大,淬火溫度比正常溫度低10~20℃,工件厚度小于40m可用氣體淬火?；鼗饡r(shí)應(yīng)向爐內(nèi)回充g(N2)90%÷g(H2)10%的混合氣體
2.高速鋼淬火從高溫冷至1000℃左右時(shí),熾熱工件使淬火油分解,生成碳原子隨即被工件吸收而產(chǎn)生滲碳作用,在該溫度時(shí)間越長(zhǎng),白層(滲碳層)越深。故高速鋼真空淬火白層就是由穩(wěn)定的奧氏體、少量馬氏體和MC型碳化物組成。如工藝允許可預(yù)冷到1000℃以上淬油
3.彈簧鋼、軸承鋼為防止Cr、Mn揮發(fā),需嚴(yán)控真空度
4.鉻、鎳奧氏體不銹鋼在加熱通入純氮時(shí),發(fā)現(xiàn)表面滲氮,使塑性下降,故不銹鋼薄板和鋼帶在真空熱處理時(shí)用高純度氬氣來(lái)進(jìn)行分壓和冷卻
為了克服高速鋼與高合金鋼在高溫下的元素的蒸發(fā),在實(shí)際加熱過(guò)程中采用“充氣法”即以中性或惰性的氣體(氬氣、氮?dú)?、或氮?dú)馐睔獾?,按一定的量充入1000℃以上的爐室內(nèi)并使其保持壓強(qiáng)13~266Pa或稍高。一般真空爐的加熱室是以壓強(qiáng)為133×10-313×10-2Pa的真空狀態(tài)作為設(shè)計(jì)依據(jù)的,在高溫高真空下,由于沒(méi)有氣流擾亂溫度場(chǎng),因此在有效加熱區(qū)只有極小的溫差,在133×10-5~1Pa范圍內(nèi),溫差為±5℃,氣壓上升時(shí),溫度均勻性將顯著下降,因此,充氣壓力應(yīng)盡可能低,即充氣壓力一方面使金屬元素不蒸發(fā),另一方面又可保持小的溫差。
高速鋼W6Mo5Cr4V2和SKH55鋼制的中8mm×130mm的試樣進(jìn)行1210℃高溫淬火與560℃三次真空高溫回火后,與同工藝參數(shù)的鹽浴淬火、回火的硬度水平相當(dāng),但真空回火后的靜彎曲破斷功(破斷載荷與形變量乘積)卻明顯提高了,具體如表2-20所示。
進(jìn)行真空回火操作時(shí),需要將淬火后(油淬火)的工件清洗干凈后均勻擺放在回火料架上,抽真空到1.3Pa后,再回充氮?dú)庵?.32×104~9.31×104Pa,在循環(huán)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的氣流中將工件加熱至設(shè)定溫度,經(jīng)充分保溫后進(jìn)行強(qiáng)制冷卻風(fēng)冷。具體工藝曲線見(jiàn)圖27,一種是在真空回火爐內(nèi)或真空淬火爐充氮?dú)膺M(jìn)行回火,一種是在1.3Pa下進(jìn)行回火,需要注意的是,要確保零件的回火充分,必須延長(zhǎng)零件的回火時(shí)間(為空氣爐的2~3倍)。
在工模具進(jìn)行二次、三次回火時(shí),有時(shí)可與560~570℃的軟氮化、離子滲氮工藝處理結(jié)合起來(lái),可使工件表面形成幾微米到十幾微米的氮碳化合物層,賦予表面具有高的抗蝕能力、高的硬度和高的耐磨性,鋁擠壓模在真空淬火后進(jìn)行軟氮化回火,則比常規(guī)工藝淬火及小歌律
鹽浴軟氮化處理的壽命提高3倍。
傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是真空熱處理是一種中性氣氛,美國(guó)金屬學(xué)會(huì)和真空學(xué)會(huì)委員、 SoudertonVFS的總裁 William r. Jones對(duì)于這一現(xiàn)象進(jìn)行了一項(xiàng)研究,具體試驗(yàn)結(jié)果如圖2-8和圖2-9所示。
根據(jù)以上的理論分析,結(jié)合真空熱處理的實(shí)際,就對(duì)提高真空回火的光亮度采取如下措施
①提高工件的真空度。將真空回火的真空度從1~10Pa提高到1.3×102Pa,目的是減少真空爐中氧的含量,消除氧氣對(duì)于工件氧化的影響
②充氮?dú)庵屑尤?0%的氫氣,使循環(huán)加熱與冷卻的氣流的混合氣體呈還原性氣氛,使?fàn)t內(nèi)的氧化性氣氛與氫氣中和,形成弱還原性氣氛。
③減少真空爐隔熱屏吸收與排放水汽的影響。隔熱屏吸氣、排氣造成真空回火光亮度不高是長(zhǎng)期困擾真空熱處理技術(shù)人員的問(wèn)題之一,可通過(guò)采用全金屬隔熱屏設(shè)計(jì),或采用外層為石墨氈,里面4層為金屬隔熱屏結(jié)構(gòu),以排除耐火纖維隔熱屏吸水性大的弊端。高
④快速冷卻,使工件出爐溫度低,提高回火光亮度
⑤提高溫度的均勻性,有利于回火光亮度的一致。實(shí)踐表明,采用以上措施后,真空回火后的工件的表面光亮度可達(dá)真空淬火后的90%
(3)真空回火脆性與防止鋼的回火目的是降低脆性、提高韌性,達(dá)到要求的力學(xué)性能,但對(duì)于某些鋼而言在200350℃之間以及450~650℃之間出現(xiàn)兩個(gè)低谷,在這兩個(gè)范圍內(nèi)回火后雖然硬度有所下降,但沖擊韌度并未升高,反而顯著下降(見(jiàn)圖2-10),分別稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性與第二類(lèi)回火脆性
由于回火脆性的原因,使可供選擇的回火溫度受到了限制,給調(diào)整力學(xué)性能帶來(lái)了一定的困難,經(jīng)過(guò)近80年的研究,盡管關(guān)于回火脆性的形成機(jī)理尚未形成理論,目前幾種說(shuō)法并存,相互補(bǔ)充,但人們找到防止回火脆性的一些方法和若干措施。
①第一類(lèi)回火脆性
a.第一類(lèi)回火脆性的產(chǎn)生原因鋼在200~350℃進(jìn)行回火出現(xiàn)的回火脆性稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性又稱(chēng)低溫回火脆性,對(duì)于出現(xiàn)回火脆性的鋼再加熱到更高溫度回火,則可將脆性消除,使沖擊韌度重新升高,此時(shí)若在200~350℃范圍內(nèi)回火則不再產(chǎn)生這種脆性?？梢?jiàn)第類(lèi)回火脆性是不可逆的。
幾乎所有的鋼均存在第一類(lèi)回火脆性,影響第一類(lèi)回火脆性的因素主要是化學(xué)成分,可以將鋼中的元素按其作用分為三類(lèi)
有害雜質(zhì)元素。其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等,鋼中存在這些元素將導(dǎo)致出現(xiàn)第一類(lèi)回火脆性的產(chǎn)生
促進(jìn)第一類(lèi)回火脆性的元素。屬于這一類(lèi)的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V、C等這些元素的存在促進(jìn)了第一類(lèi)回火脆性的發(fā)展,部分合金元素如Cr、Si等還能將回火脆性的溫度提高
減弱第一類(lèi)回火脆性的元素。屬于此類(lèi)的合金元素有Mo、W、Ti、Al等,鋼中含有這類(lèi)元素時(shí),第一類(lèi)回火脆性被減弱。除了化學(xué)成分影響第一類(lèi)回火脆性外,還與奧氏體晶粒的大小以及殘余奧氏體數(shù)量的多少有關(guān),奧氏體晶粒越細(xì),則第一類(lèi)回火脆性愈弱;殘余奧氏體愈多則愈嚴(yán)重
文獻(xiàn)指出1,2,在淬火后約300℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為藍(lán)脆如圖2-10所示,一般而言,對(duì)于含有碳化物形成元素如鉻的鋼要避免在200~370℃之間進(jìn)行回火
b.防止第一類(lèi)回火脆性的方法根據(jù)前面提到的影響第一類(lèi)回火脆性的原因,應(yīng)采取以下措施來(lái)減輕其回火脆性:游
降低鋼中雜質(zhì)元素的含量;用A1脫氧或加入Nb、V、Ti等元素細(xì)化奧氏體晶粒;加入Mo、W等減輕第一類(lèi)回火脆性的合金元素;加入Cr、Si以調(diào)整第一類(lèi)回火脆性的溫度范圍,使之避開(kāi)所需的回火溫度;采用等溫淬火代替淬火+高溫回火等。
②第二類(lèi)回火脆性
a.第二類(lèi)回火脆性產(chǎn)生原因鋼在450~650℃范圍回火后出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性也稱(chēng)為髙溫回火脆性,第二類(lèi)回火脆性使室溫沖擊韌度顯著下降,出現(xiàn)第二類(lèi)回火脆性的材料與中碳合金鋼、部分耐熱鋼等有關(guān),尤其是大截面用鋼有關(guān)第二類(lèi)回火脆性的重要特征之一是除了在450~650之間回火會(huì)引起脆性外,在較高溫度回火后緩慢冷卻通過(guò)450~650℃的脆性發(fā)展區(qū)也會(huì)引起脆化,即所謂的緩冷脆化。如高溫回火后快冷通過(guò)脆性發(fā)展區(qū)則不會(huì)引起脆化,見(jiàn)圖2-11
第二類(lèi)回火脆性的重要特征之二是在脆化后(包括緩冷脆化及部分等溫脆化),如再加熱到650℃以上,然后快冷至室溫,則可消除脆化。在脆性消除后還可再次發(fā)生脆化(包括緩冷脆化及部分等溫脆化),這表明第二類(lèi)回火脆性是可逆轉(zhuǎn)的,故稱(chēng)為可逆回火脆性。組織因素,下面分別介紹
影響第二類(lèi)回火脆性的因素有化學(xué)成分、熱處理工藝參數(shù)和如下
化學(xué)成分的影響。按作用的不同可將存在于鋼中的元素分為三類(lèi):雜質(zhì)元素的影響,屬于該類(lèi)的元素有P、Sn、Sb、As、B、S等,第二類(lèi)回火脆性是由這些雜質(zhì)元素引起的。但當(dāng)鋼中不含有Ni、Cr、Mn、Si等合金元素時(shí),雜質(zhì)元素的存在不會(huì)引起第二類(lèi)回火脆性,文獻(xiàn)指出“真空預(yù)可控氣氛熱處理”雜質(zhì)元素的作用與鋼種的成分有關(guān)。促進(jìn)第二類(lèi)回火脆Si、C等,這類(lèi)元素單獨(dú)存在也
性的合金元素的影響,屬于這一類(lèi)的元素有N、Cr、Mn不會(huì)引起第二類(lèi)回火脆性,必須與雜質(zhì)元素同時(shí)存在時(shí)才會(huì)引起第二類(lèi)回火脆性,當(dāng)雜質(zhì)元素含量一定,這類(lèi)元素的含量愈高,脆化愈嚴(yán)重。扼制第二類(lèi)回火脆性的元素,屬于這類(lèi)的元素有Mo、W、V、Ti等,這些元素的加入量有一最佳值,另外稀土元素La、Nb、Pr等也能扼制第二類(lèi)回火脆性
熱處理工藝參數(shù)的影響。在450~650℃溫度范圍內(nèi)回火時(shí),引起第二類(lèi)回火脆性的脆化程度與回火溫度及時(shí)間密切相關(guān)。緩冷脆化不僅與回火溫度與時(shí)間有關(guān),更主要的是與回火后的冷卻速度有關(guān),冷速的影響同樣也反應(yīng)了脆化過(guò)程的擴(kuò)散過(guò)程,這里不再贅述。
組織因素的影響。與第一類(lèi)回火脆性不同,不論鋼具有何種原始組織均有第二類(lèi)回火脆性,但以馬氏體的回火脆性最嚴(yán)重,貝氏體次之,珠光體最輕。這表明第二類(lèi)回火脆性主要不是由于馬氏體的分解及殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變引起的。第二類(lèi)回火脆性還與奧氏體的晶粒度有關(guān),奧氏體晶粒度愈細(xì)則回火脆性愈低
b.防止第二類(lèi)回火脆性的方法從以上分析所述,防止第二類(lèi)回火脆性的方法如下降低鋼中的雜質(zhì)元素的含量;加入能細(xì)化奧氏體晶粒的元素如Nb、V、Ti等以細(xì)化奧氏體晶粒,以增加晶界面積,降低單位面積雜質(zhì)元素偏聚量;加入適量的能扼制第二類(lèi)回火脆性的合金元素如Mo、W等;避免在450~650℃范圍內(nèi)回火,在650℃以上回火后快冷;釆用亞溫淬火及鍛造余熱淬火等工藝來(lái)減輕或扼制第二類(lèi)回火脆性
(4)真空度的選擇要求與氣壓調(diào)節(jié)大多數(shù)金屬的加熱是在500~1350℃、133×10-1.33×10-5Pa的條件下進(jìn)行的,確定真空加熱的真空度時(shí),必須綜合考慮表面光亮度,除氣、脫碳和合金元素蒸發(fā)等效果。表面光亮度與加熱溫度、冷卻方式和介質(zhì)以及真空度有關(guān)。真空度與鋼的表面光亮度的對(duì)應(yīng)關(guān)系大致如下:真空度為133×10-4Pa時(shí),被加熱工件的表面光亮度可達(dá)85%;真空度為133×10-3Pa時(shí),光亮度略有下降;真空度在133Pa時(shí),表面生產(chǎn)薄氧化膜,光亮度降至51.3%;真空度為133×100~133×200Pa時(shí),氧化膜增厚,光亮度為22.8%。在133×10-3Pa下進(jìn)行加熱,相當(dāng)于在百萬(wàn)分之一以上純度的惰性氣氛中加熱的保護(hù)效果。一般黑色金屬在此真空度下加熱就不會(huì)氧化。合金工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼等在900℃以下溫度加熱時(shí),133×10-2-133×10-3Pa以上的真空度時(shí)足夠的對(duì)于含有Cr、Mn、Si等的合金鋼或需在1000℃以上溫度加熱的鋼種,應(yīng)回充氮?dú)獾姆椒▽鈮嚎刂圃?33×10-1Pa以下。不銹鋼析出硬化型合金、鐵鎳基合金、鈷基合金等,也需要在中等真空度下加熱淬火。要求較高的光亮度時(shí),需要在133×103~1.33×10-4Pa下加熱。鈦合金等只是為了排除所吸收的氣體時(shí),才采用1.33×10-4Pa以上的真空度。銅與銅合金在1.33×10-1Pa加熱,其光亮度就已經(jīng)符合要求了。
平需要糾正的觀點(diǎn)是,在盡可能高的真空度下加熱金屬,并不一定取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,這是因獲得高真空而消耗較多的時(shí)間和動(dòng)力,同時(shí)還因?yàn)楹辖痄摰哪承┖辖鹪卦诟哒婵障庐a(chǎn)生選擇性揮發(fā),從而加劇了工件光亮度的下降,表面變得粗糙。對(duì)于細(xì)小精密、比表面積大的工件而言,表面成分的變化必然導(dǎo)致性能的惡化,表221為幾種鋼預(yù)熱、淬火加熱及回火真空度的選擇,供參考。
注:1.高速鋼升溫至淬火加熱溫度前,向爐內(nèi)回充高純度惰性氣體,使真空控制在133Pa,為防止晶粒粗大,淬火溫度比正常溫度低10~20℃,工件厚度小于40m可用氣體淬火?；鼗饡r(shí)應(yīng)向爐內(nèi)回充g(N2)90%÷g(H2)10%的混合氣體
2.高速鋼淬火從高溫冷至1000℃左右時(shí),熾熱工件使淬火油分解,生成碳原子隨即被工件吸收而產(chǎn)生滲碳作用,在該溫度時(shí)間越長(zhǎng),白層(滲碳層)越深。故高速鋼真空淬火白層就是由穩(wěn)定的奧氏體、少量馬氏體和MC型碳化物組成。如工藝允許可預(yù)冷到1000℃以上淬油
3.彈簧鋼、軸承鋼為防止Cr、Mn揮發(fā),需嚴(yán)控真空度
4.鉻、鎳奧氏體不銹鋼在加熱通入純氮時(shí),發(fā)現(xiàn)表面滲氮,使塑性下降,故不銹鋼薄板和鋼帶在真空熱處理時(shí)用高純度氬氣來(lái)進(jìn)行分壓和冷卻
為了克服高速鋼與高合金鋼在高溫下的元素的蒸發(fā),在實(shí)際加熱過(guò)程中采用“充氣法”即以中性或惰性的氣體(氬氣、氮?dú)?、或氮?dú)馐睔獾?,按一定的量充入1000℃以上的爐室內(nèi)并使其保持壓強(qiáng)13~266Pa或稍高。一般真空爐的加熱室是以壓強(qiáng)為133×10-313×10-2Pa的真空狀態(tài)作為設(shè)計(jì)依據(jù)的,在高溫高真空下,由于沒(méi)有氣流擾亂溫度場(chǎng),因此在有效加熱區(qū)只有極小的溫差,在133×10-5~1Pa范圍內(nèi),溫差為±5℃,氣壓上升時(shí),溫度均勻性將顯著下降,因此,充氣壓力應(yīng)盡可能低,即充氣壓力一方面使金屬元素不蒸發(fā),另一方面又可保持小的溫差。
以上由鼎言不銹鋼熱處理提供，如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
返回【首頁(yè)】【產(chǎn)品頁(yè)面】【行業(yè)咨詢(xún)】【聯(lián)系我們】
返回【首頁(yè)】【產(chǎn)品頁(yè)面】【行業(yè)咨詢(xún)】【聯(lián)系我們】
關(guān)注我們 FOLLOW US
掃一掃加微信，了解更多
產(chǎn)品信息
微信
?Copyright 2018 常州市鼎言精密五金有限公司 All Rights Reserved.
聯(lián)系我們 CONTACT US
聯(lián)系電話：15366800190
聯(lián)系郵箱：13913101105@163.com
公司網(wǎng)站：www.czdyrcl.com
公司地址：常州市武進(jìn)區(qū)牛塘鎮(zhèn)大丁102號(hào)
友情鏈接：