CrWMn球化退火工艺论文

CrWMn球化退火工艺的分析

【摘要】 crwmn 钢可用于制造各种形状复杂的冷挤压模和冲裁模，具有较高的淬透性，淬火和低温回火后具有较高的硬度和耐磨性。但经常规热处理后此钢易形成网状碳化物，在模具的受力部位形成开裂和剥落。球化退火主要的目的，是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状，使改善钢材之切削性能及加工塑性。

【关键词】球化退火；工艺分析；加热温度；冷却速度

【中图分类号】tg527【文献标识码】b【文章编号】

2095-3089(2012)03-0291-02

crwmn(过共析钢)经轧制、锻造后空冷下来，组织中会出现粗片状的珠光体，有时还存在网状的二次渗碳体，切削时容易磨损刀具，本次试验所用材料的原始组织为片状珠光体+不均匀的粒状珠光体+碳化物，如图4-1所示，经测试硬度为hb358，显然组织和硬度均不满足要求，如不进行预先热处理将会给以后的加工、热处理和使用带来不良影响，所以对crwmn采取了球化退火热处理工艺。

图4-1原始样组织×500图4-2 crwmn的c曲线［8］

根据crwmn的c曲线（图4-2）及临界点（表3-2），对保温时间进行估算：

退火保温时间一般可按每25mm有效厚度保温45～60分钟或每毫米有效厚度保温1.5～2.5分估算［4］。

15×2.5=37.5分

经计算和经验确定加热和保温时间为：2小时

制定了退火工艺如图4-3：

图4-3 crwmn钢退火工艺图4-4 退火组织×500

本次试验中，具体的退火工艺根据crwmn的c曲线（图4-2）及临界点，选择在ac1以上20～30℃，先将试样加热到790℃，保温2小时后，接着快冷到ar1以下20℃左右，即720℃，保温2小时，随炉缓冷。

因为cr、w元素容易和碳形成碳化物，因而将大大降低奥氏体的形成速度，在退火过程中合金元素的扩散比碳困难得多;再则，钢中存在碳化物形成元素又会减少碳的扩散能力，因此，合金钢的奥氏体化比碳钢长得多。另外，如果加热温度不足或保温时间不够，钢中就会残余未溶碳化物，形成碳化物的元素将集中在该碳化物中及其周围，这样使钢随后冷却下来的性能变坏。因此，为了保证碳化物及合金元素的充分溶解和奥氏体的均匀化，合金钢的加热温度往往比碳钢高，加热时间要比碳钢长。

ac1以上的加热温度是保证珠光体是不是球化的主要因素，一般来说，成分均匀的奥氏体在冷却过程中形成片状珠光体，而奥氏体成分不均匀或奥氏体中含有未溶碳化物质点则形成球状珠光体。当加热温度过高，如超过accm渗碳体全部溶解了，形成均匀的奥氏体，随后缓慢冷却过程中就形成片状珠光体；若退火温度过低，则碳化物溶解不够，有的区域仍保留薄片状的形状，有的碳化物片层已断开，因溶解不够形成了过多的点状碳化物，这种情况下，冷却

后得到点状碳化物和片状珠光体的混合组织，硬度过高。故选择在ac1以上20～30℃，即790℃。

保温后的冷却速度是控制退火质量的重要因素。退火时的冷却速度主要是控制碳化物的弥散度，即球状碳化物的颗粒大小，因而决定硬度高低。冷却速度越大，珠光体在较低温度下形成碳化物颗粒细小，弥散度大，而且碳化物聚集作用小，硬度高。所以球化退火时冷却速度要比一般普通退火慢些。

在ar1 以下20oc左右进行较长时间等温，这样可使未溶碳化物粒子和局部高碳区形成碳化物核心并局部聚集球化，得到粒状珠光体。在该等温阶段，同样发生碳化物的析出与长大过程，等温温度过高，碳化物弥散度小，由于聚集作用强烈，结果得到均匀不一的粗粒状碳化物，硬度偏低;如果等温温度过低，由奥氏体中析出弥散度很高的细小碳化物颗粒，而且聚集作用不够。因此，得到细粒状甚至是点状的珠光体，硬度又偏高。根据其c曲线和临界点，因此选择在720℃保温。

图4-4为球化退火组织，为粒状珠光体加碳化物组织，较为均匀细小，硬度为227.5hb，球化效果较好。显然球化退火的目的已经达到。

参考文献

［1］技工学校机械类通用教材编审委员会.热处理工艺学,第1版,机械工业出版社,1979，90-150

［2］田荣璋.金属热处理,冶金工业出版社,第1版,1984,220～

245

［3］谭家骏.金属材料及热处理专业知识解答,第1版，国防工业出版社,1996,50-90

［4］咸阳机械制造学校.合金钢与热处理工艺学,第1版，机械工业出版社,1979,1-80

［5］上海交通大学金相分析编写组.金相分析,第1版，国防工业出版社,1982,191-255