热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响2

热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响2 标题:

j I a n g u n I v e r I t y

金属材料综合实验

热处理工艺制度对T10钢

组织和性能的影响实验内容

1和T10钢概述

目前，T8、T10和T12是常用的碳素工具钢，其中T10是最常用的T10钢具有良好的可加工性和易获得的优点。然而，淬透性低，耐磨性一般，淬火变形大。由于钢中含有微量合金元素，抗回火性差，硬化层浅，所以承载能力有限。虽然具有高硬度和耐磨性，但小截面工件的韧性不足，大截面工件有残留网状碳化物的倾向。T10钢在淬火和加热过程中不会过热(通常高达800℃)。淬火后，钢中有多余的不溶碳化物，T10钢比T8钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。由于淬透性差，硬化层通常只有1.5 ~ 5毫米；一般来说，220 ~

250℃回火具有较好的综合性能。热处理过程中的变形比较大，所以只适合制造尺寸小、形状简单、载荷小的模具。2.T10钢c: 0.95 ~ 1.04 (t χ，χ:碳千分率)si:≤0.35 Mn:≤0.40s:≤0.020 p:≤0.030 Cr:允许残留含量≤0.25≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时)Ni:允许残留含量≤0.20≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时适用于制造各种切削条件差、耐磨性要求高、有一定韧性、刃口锋利、无突发剧烈冲击振动的刀具，如车刀、刨床、钻头、丝锥、铰孔工具、螺旋模、铣刀手锯刀片、冷镦模、冲模、拉丝模、铝合金冷挤压模、纸冲裁模、塑料成型模、小尺寸冷刃切削模、冲孔模、低精度、形状简单的量具(如夹板等)。)，也可用作无大冲击的耐磨零件等。

2，实验原理

为了研究T10钢退火、淬火和回火后的显微组织，有必要用铁-Fe3C 平衡相图和过冷奥氏体等温转变曲线-C曲线从加热和冷却两个方面进行分析。钢在冷却过程中的组织转变规律由C曲线决定因此，对热处理后钢的显微组织的研究通常是基于C曲线

过冷奥氏体将根据不同的冷却条件在不同的温度范围内经历不同类型的转变通过金相显微镜观察，可以发现过冷奥氏体各种相变产物的显微组织不同。T10钢是过共析钢。过共析钢的C曲线与亚共析钢相似，渗碳体首先析出。随着冷却速度的增加，钢的组织变化为:渗碳体+珠光体→渗碳体+索氏体→渗碳体+屈氏体→屈氏体+马氏体+残余奥氏体→马氏体+残余奥氏体为了使渗碳体呈球形且分布均匀，提高切削性能并为最终热处理做准备，碳素工具钢必须先进行球化处

理和退火。经过不完全淬火和低温回火后，碳素工具钢的硬度在58-64 HRC范围内，可用作低切削刀具和形状简单的冷模。本实验主要研究这些热处理工艺对T10钢组织和性能的影响。

3，实验流程

1，球化退火材料T10钢加热温度/℃保温时间/h 760 ~ 780 = 4冷却速率20 ~ 30出钢温度/硬度HBW 500 197~217表1球化退火工艺参数

碳含量大于0.75%的高碳钢或工具钢一般采用球化退火作为初步热处理。如果存在二次网状渗碳体，应先进行正火以消除网状渗碳体球化退火是一种将钢中的碳化物球化以获得球化体的热处理工艺球化效应作用于T10钢，其目的是降低硬度，均匀组织，改善可加工性，并为淬火做准备。由于球状结构不容易过热，即球缓慢溶解在奥氏体中，奥氏体晶粒不容易长大，淬火组织为隐晶马氏体，淬火开裂倾向小。T10碳素工具钢一般采用球化退火，使渗碳体呈球形均匀分布。如果网状碳化物沿着锻件的晶界出现，则进行正火处理以消除网状碳化物，然后进行球化退火。其目的是降低硬度，均匀组织，提高切削性能和准备淬火由于球形结构不容易过热，即球

体缓慢溶入奥氏体，奥氏体晶粒不易长大，淬火组织为隐晶马氏体，淬火开裂倾向小。常见的球化退火工艺如图1所示(以T12为例)图a是一次加热球化退火工艺，该工艺要求退火前的原始组织为细小片状珠光体。图b是当前生产中广泛使用的球化退火工艺，图c是重复球化退火工艺图1中常用的几种球化退火

T10钢是高碳钢。实验中采用图b的球化退火工艺，在20-30℃下加热至Ac1以上4小时，然后以30-40℃/h的速度冷却至700℃4小时，最后以600℃出炉通过球化退火实现碳化物快速球化的关键是通过控制相变的热力学和动力学来改变奥氏体向珠光体的转变模式——从传统的层状转变机制转变为“分离共析体”的转变模式“离异共析体”的转变形式是将奥氏体直接转变为球状珠光体，时间大大缩短因此，在加热过程中奥氏体转变完成后，足够的未溶解碳化物颗粒必须留在奥氏体基体上，作为后续冷却过程中珠光体脱离共析转变的核心快速球化退火工艺去除了加热时间和冷却时间，奥氏体化保温时间和等温转变时间之和仅需2h(时间与工件尺寸无关)

工具钢有时可采用调质处理代替球化退火，不仅省时省电，而且完全达到球化效果。此外，调质粒状珠光体比球化退火粒状珠光体更细小、更均匀，更有利于最终退火。T10球化退火的金相图如下: 图2 T10球化退火p组织500X

2，不完全淬火

表2 T10钢淬火工艺冷却规范方案加热温度/℃冷却介质温度/中硬度HRC冷却介质I水62 ~ 64 ~ 200 ~油冷62 ~ 65 250℃IIⅲ

770 ~ 790ω(氯化钠它需要用盐水或碱水冷却另外，碳素工具钢对过热敏感，晶粒容易长大，所以不完全淬火的淬火温度一般在碳化物和奥氏体共存的两相区(Ac1以上，30 ~ 50℃)这是因为碳化物的存在不仅可以防止奥氏体长大，保持较小晶粒尺寸的碳素工具钢，从而在高

硬度条件下保证一定的韧性，而且由于残余碳化物的存在，有利于提高模具的耐磨性。为了防止过热，选择最低淬火加热温度(760 ~ 780℃)，为了防止淬火开裂，必须在淬火方法上实现均匀冷却。

在实际生产中，只有在大型工件或大量装炉的情况下，才能分别考虑升温时间和保温时间因为淬火温度高于相变温度，所以升温时间包括组织转变的时间。事实上，保温时间只需要考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间。

淬火加热时间的确定是一个复杂的问题。到目前为止，还没有可靠的计算方法，一般是通过经验公式计算，最后通过实验确定。常用的经验公式是

t = α k d (1)

，其中:t为加热时间(min)；α是加热系数(分钟/毫米)；k为炉膛负荷修正系数；D