热处理对铸造高速钢组织与性能的影响_刘刚
热处理工艺对锻造件和铸造件的力学性能的提升
热处理工艺对锻造件和铸造件的力学性能的提升热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等工序，对金属材料进行组织和性能的改变，从而提高其力学性能的一种工艺。
在现代工业生产中，热处理工艺被广泛应用于锻造件和铸造件的生产过程中，能够显著提升其力学性能。
锻造件是通过锤击或压力将金属材料塑形成型的工艺。
它具有优良的力学性能和组织结构均匀性，但在锻造过程中会引入一定数量的缺陷，如晶界错位、畸变和杂质等。
这些缺陷会导致锻造件的强度、韧性和耐磨性等力学性能下降。
热处理工艺可以通过改变锻造件的组织结构和缺陷的分布，进而提高其力学性能。
热处理工艺中的退火和正火是常用于提升锻造件力学性能的方法。
退火是将锻造件加热到一定温度，然后在低温下缓慢冷却，以改变其组织结构和消除缺陷。
通过退火，可以提高锻造件的延展性和韧性，改善其抗拉强度和硬度。
正火是将锻造件加热到一定温度，然后迅速冷却，用于增加锻造件的硬度和耐磨性。
铸造件是通过将熔融金属注入模具，冷却固化后得到的一种工艺。
由于冷却速度较快，铸造件的组织结构通常较为致密，但存在晶粒的不均匀分布和孔隙等缺陷。
同时，由于铸造过程中金属的凝固过程较长，易产生过渡组织，导致铸造件力学性能下降。
热处理工艺可以改善铸造件的组织结构和缺陷，提高其力学性能。
热处理工艺中的淬火和回火是常用于提升铸造件力学性能的方法。
淬火是将铸造件加热到一定温度，快速冷却至室温。
通过淬火，可以使铸造件的硬度和耐磨性大幅提高，但其韧性和延展性会下降。
回火是将淬火后的铸造件重新加热到一定温度，在一定时间内保温后冷却。
通过回火，可以改善铸造件的韧性和延展性，同时适度降低硬度，使其具有更好的综合力学性能。
总之，热处理工艺能够通过改变锻造件和铸造件的组织结构和缺陷，提高其力学性能。
退火、正火、淬火和回火等热处理方法都具有各自的优势和应用范围，可以根据锻造件和铸造件的具体要求选择合适的热处理工艺。
通过合理应用热处理工艺，可以使锻造件和铸造件的力学性能得到有效提升，确保产品的质量和可靠性。
热处理温度对钢组织性能影响
不同温度正火对中碳低合金钢显微组织和力学性能的影响摘要：不同温度下正火可以改变材料的显微组织和力学性能。
利用维氏硬度计，扫描电子显微镜（SEM），万能试验机等设备来分析不同正火温度对中碳低合金钢的组织及力学性能的影响是非常必要的。
通过试验分许可知，随着正火温度的升高，显微组织晶粒略有长大，但珠光体组织显著的由条状转变为团块状。
正火材料的显微组织均由珠光体和铁素体构成；随着正火温度的升高，材料抗拉强度呈单调增加趋势，尤其是正火温度由810℃上升到840℃，抗拉强度发生急剧变化。
这归因于材料中的珠光体团有足够的时间由条状转换为团块状。
随着正火温度的升高，尽管冲击韧性具有一定的波动，但总体呈增加趋势；当正火温度为840℃，奥氏体化时间为30min,可获得性能良好的K55钢，组织由珠光体和铁素体构成，0℃时冲击吸收功大于104J，抗拉强度为718Mpa, 满足API SPEC 5CT标准对K55钢级别性能的要求。
关键词：显微组织；正火处理；断口；拉伸性能；冲击韧性The effect of different normalizing temperature on microstructure and mechanics properties of medium carbon low-alloyAbstract: Different normalizing temperature leads to many changes on the microstructure and mechanical properties of metallic material. It is necessary to analyze what are the effects of different normalizing temperature on microstructure and mechanics properties of medium carbon low-alloy by Vickers hardness tester, Scanning electron microscope(SEM) and universal testing machine .It is Clearly known that as normalizing temperature increases, the size of the microstructure crystallite slightly grow up, at the same time，the shape of pearlite changes from strip-type to round state significantly . Normalizing material microstructure is constitute of pearlite and ferrite; The tensile strength of specimen is increasing from beginning to end, especially the tensile strength increases sharply while the normalizing temperature rise from 810℃ to 840 ℃. It is attributed to the pearlite having enough time to grow up and change from strip-type to round state. However，the overall trend of impact toughness is increasing with the normalizing temperature rising except a little fluctuations ; when normalizing temperature is 840 ℃, and the time of austenization as long as 30min, it can obtain the steel K55 with the good mechanics properties，it is constitute of ferrite and pearlite , the value of impact energy is greater than 104J at 0 ℃ impact testing , its tensile strength is 718 Mpa which meets the property requirements for API SPEC 5CT of K55 steel .Key word：microstructure；normalizing treatment；fracture surface；tensile property ；impact toughness目录1 绪论 (1)1.1 套管钻井的概述 (1)1.1.1 套管钻井技术的简介 (1)1.1.2 套管钻井的优点 (1)1.1.3 国外套管钻井技术的发展及应用 (2)1.1.4 国内套管钻井技术发展及应用 (3)1.2 热处理工艺 (5)1.2.1 热处理基本概念 (5)1.2.2 回火的种类及应用 (5)1.2.3 回火的目的 (6)1.2.4 退火的类型及作用 (6)1.2.5 正火 (7)1.2.6 退火和正火的区别及选择 (8)1.3 本论文研究的意义 (8)2 试验设备和方法 (10)2.1 试验材料 (10)2.2 试验设备 (10)2.2.1 箱式电阻炉 (10)2.2.2 维氏硬度计 (10)2.2.3 金相显微镜 (11)2.2.4 扫描电镜 (11)2.2.5 万能试验机 (12)2.2.6 冲击试验机 (13)2.3 试验方法 (13)2.3.1 热处理工艺 (13)2.3.2 维氏硬度试验 (14)2.3.3 金相试验 (16)2.3.4 材料成分分析 (17)2.3.5 拉伸试验 (18)2.3.6 冲击试验 (20)3 试验数据及结果分析 (22)3.1 显微组织分析 (22)3.2 拉伸性能分析 (24)3.3 冲击性能分析 (25)3.4 断口形貌分析 (27)3.4.1 拉伸断口形貌分析 (27)3.4.2 冲击断口形貌分析 (28)4 结论 (30)参考文献 (31)致谢.......................................................................................................... 错误！未定义书签。
实验一 热处理工艺对高速钢组织和性能的影响
实验一 热处理工艺对高速钢组织和性能的影响
W18Cr4V 1370℃加热淬油，过烧 4%硝酸酒精溶液 400× 共晶莱氏体+黑色δ共析组织+马氏体+残余奥氏体
严重的过烧组织，使刀具外形严重变形，出现收缩和皱皮，导致刀具报废。
实验一 热处理工艺对高速钢组织和性能的影响
W18Cr4V 重复淬火之间未经退火 碳化物带状且不均匀 4%硝酸酒精溶液 400×
• 五、实验报告要求 • 1、写出实验目的； • 2、画出所观察试样的显微组织示意图，并标明材
料、状态、显微组织、腐蚀剂、放大倍数；
• 3、绘出对所观察的试样进行共晶碳化物不均匀度
评级结果图；
• 3、绘出硬度与不同淬火加热温度的关系曲线； • 4、根据成分特点，对热处理工艺—组织—性能进
行系统分析。
实验一 热处理工艺对高速钢组织和性能的影响
W18Cr4V 1280℃加热淬油，回火时间不足 4%硝酸酒精溶液 400× 存在较大部分的白色区，可见淬火晶粒，黑色基体为回火马氏体，浅色部分为淬火马 氏体，亮白色为碳化物，还有残余奥氏体,具有回火不足的高速钢脆性较大，容易在使用 时产生刀具崩刃或开裂。
两次淬火之间未经充分退火，易产生萘状断口，断口呈鱼鳞状 白色闪光，其组织为粗大的奥氏体晶粒、马氏体和碳化物
实验一 热处理工艺对高速钢组织和性能的影响
W18Cr4V 1280℃加热淬油，560℃三次回火 4%硝酸酒精溶液 400×
严重的碳化物带状偏析处，在热处理时容易产生过热，淬火后导致工件 产生较大的变形，严重时会引起开裂碳化物带状偏析
实验一 热处理工艺对高速钢组织和性能的影响
W18Cr4V 锻造退火态 4%硝酸酒精溶液 400× 索氏体+碳化物
热处理工艺对高速钢性能的影响(二)
热处理工艺对高速钢性能的影响(二)赵步青;胡会峰;张丹宁【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】5页(P1-5)【作者】赵步青;胡会峰;张丹宁【作者单位】安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,安徽马鞍山243131;安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,安徽马鞍山243131;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TG1562.5 等温淬火工艺对高速钢性能的影响等温淬火工艺有两种形式：其一是奥氏体化后先经550 ℃左右中性盐浴分级，再入230～280 ℃的硝盐中等温；其二是奥氏体化后直接入240～280 ℃的硝盐中等温。
前一种俗称分级等温，后一种简称等温淬火。
经等温淬火后，钢的组织中含有一定量的下贝氏体和较多的γR，经二次硬化峰温度回火后，既保持了高硬度，而且韧性有所改善，因而提高了工具的使用性能。
有报道称W18钢制螺钉模经等温淬火后，使用寿命提高8～20倍；W18钢制杆形铣刀，对于挠曲有明显改善，经回火后仍可达到64 HRC以上的高硬度；φ4～φ10 mm直柄麻花钻采用等温淬火，畸变大大改观，弯曲合格率由原常规淬火的50%～60%，提高到90%以上；经等温淬火的各种拉刀，其淬火畸变一般均能满足要求，即使有少数变形超差，在随后的校直过程中也是得心应手。
M2钢经过1230 ℃加热，600 ℃分级，然后等温淬火。
等温温度和时间对钢力学性能的影响见图11和图12，图13为230 ℃等温不同时间对力学性能的影响，图14为W18钢260 ℃等温不同时间对力学性能的影响[13]。
9341钢等温淬火工艺对力学性能的影响见图15～图18[14]。
和普通分级淬火相比，等温能提高钢的韧性、减少变形，提高了热处理成品率。
等温淬火不会提高硬度，和普通分级淬火相比，更不会提高红硬性，同行们分歧比较大，但应以数据说话。
图11 W6Mo5Cr4V钢在1230 ℃加热，在不同温度等温淬火2 h的力学性能(回火工艺：560 ℃×1 h，3次 )Fig.11 Mechanical properties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1230 ℃ with isothermal quenching at different temperature for holding 2 h, and temperin g process is 560 ℃ for 1 h per time, 3 times图12 W6Mo5Cr4V钢在1230 ℃加热，在不同温度等温不同时间淬火后的力学性能, 回火工艺是560 ℃×1 h，3次等温温度：1-200 ℃；2-230 ℃；3-260 ℃；4-290 ℃Fig.12 Mechanical properties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1230 ℃ and isothermal quenching at different te mperature and different holding time, and tempering process is 560 ℃ for 1 h per time, 3 times isothermal temperature: 1-200 ℃，2-230 ℃，3-260 ℃，4-290 ℃图13 W6Mo5Cr4V钢在1230 ℃加热，230 ℃淬火等温不同时间后的力学性能，回火工艺为560 ℃×1 h，3次 o-普通分级淬火；图中数据为三次试验结果的综合Fig.13 Mechanical pr operties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1230 ℃and isothermal quenching at 230 ℃ with different holding time. and tempering process is 560 ℃×1 h for 3 times. o-ordinary step quenching. The datum in the figure are the synthesis of three test results图14 W6Mo5Cr4V钢在1280 ℃加热，260 ℃淬火等温不同时间后的力学性能,回火工艺为560 ℃×1 h，3次；o-普通分级淬火；图中数据为二次试验结果的综合Fig.14 Mechanical properties of W6Mo5Cr4V steel after heating at 1280 ℃ and isothermal quenching at 260 ℃ with different holding time, and tempering process is 560 ℃×1 h, 3 times. o-ordinary step quenching, The datum in the figure are the synthesis of two test results图15 淬火等温温度对硬度和红硬性的影响，1230 ℃加热，等温淬火2 h；540 ℃回火，每次60 min，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 表示回火次数Fig.15 Effect of quenching isothermal temperature on hardness and red hardness，heating at 1230 ℃ and isothermal quenching for 2 h，and tempering at540 ℃ for 60 min each time. I, II, III, IV, V are tempering times in the diagram图16 淬火等温时间对硬度和红硬性的影响, 1230 ℃加热，270 ℃淬火等温；540 ℃回火每次60 min，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 表示回火次数)Fig.16 Effectof isothermal time on har dness and red hardness, heating at 1230 ℃，isothermal quenching at 270 ℃ and tempering at 540 ℃ for 60 min each time. I, II, III, IV, V are tempering times in the diagram图17 淬火等温温度对冲击韧性、抗弯强度和破断功的影响，1230 ℃加热，淬火等温2 h；540 ℃×1 h，4次Fig.17 Effect of quenching isothermal temperature on impact toughness, bending strength and breaking energy, heating at 1230 ℃，isothermal quenching for 2 h，tempering at 540 ℃ for1 h with 4 times2.6 回火工艺对性能的影响高速钢刀具淬火后回火的目的是消除脆性、提高韧性、提高硬度，满足刀具在切削条件下的各种性能。
热处理工艺对钢性能的影响
热处理工艺对钢性能的影响摘要：模具钢是用来制作机械零件、塑料制品等模具的钢铁材料。
近年成型模具钢主要向耐蚀型、镜面加工型、易切削型及非调质预硬型等方向发展，热处理工艺则是决定成型模具钢加工性能和使用性能的关键工艺所在。
随着计算机技术发展，国内外越来越多的技术工作者对热处理过程进行仿真数值模拟，为制定和优化热处理工艺提供理论支撑。
本文基于热处理工艺对钢性能的影响展开论述。
关键词：热处理工艺；钢性能；影响引言针对金属的热处理就是根据金属或合金在固态状态下的组织进行转变调整，将金属材料加热到一定温度，并在保温一段时间后以相对合适的方式冷却金属材料。
在热处理过程中，金属材料内部组织发生变化，材料性能得以优化。
就钢组织材料而言，它的内部组织结构会发生以下几种变化：第一，钢的机械性能显著提高，延长了它的使用时间；第二，消除了钢在热加工过程中所可能存在的各种缺陷问题，同时可满足晶粒细化、组织均匀性提升要求；第三，可辅助机械零件加工工作优化展开；第四，确保工件表面的抗磨损与耐腐蚀性能提升，具有特殊物理化学性能。
1模具材料的使用性能选用标准模具材料使用性能是模具完成指定功能的必要条件，包括力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能是根据模具是否能满足工作条件和避免失效的标准来判断的，主要体现在对模具材料强度、硬度、韧度、耐磨以及抗疲劳性能的要求。
物理性能是金属材料在重力、电磁场和热力（温度）等物理因素作用下，材料所表现的性能或固有属性，主要体现在对模具材料导热性和热膨胀性的要求。
化学性能是金属材料在抵抗其周围介质侵蚀的能力，主要体现在对模具材料化学腐蚀和热稳定性的要求。
2最终热处理在模具制造中的应用最终热处理是保证模具工作零件性能的中心环节,一般应安排在精加工阶段前后。
（1）淬火，淬火是将模具钢材加热到一定温度保温一定时间后,根据模具钢种和模具零件的热处理技术要求进行冷却,以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
模具钢淬火的三要素是:加热温度、保温时间和冷却介质。
热处理工艺对于金属材料组织与性能的影响
热处理工艺对于金属材料组织与性能的影响随着工业发展的步伐，金属材料作为工业生产的基础材料，在各个领域中发挥着不可替代的作用。
而热处理工艺作为提高材料性能的一种重要方法，也越来越受到人们的关注。
本文将对于热处理工艺对于金属材料组织与性能的影响进行探讨。
一、热处理工艺对于金属材料组织的影响热处理工艺可以通过控制温度和时间的方式，使金属材料在高温状态下经历一系列相变和组织变化，从而改变其原有的组织结构。
具体而言，热处理工艺对于金属材料组织的影响主要表现在以下几个方面。
1. 晶粒尺寸的变化晶粒尺寸是金属材料组织结构中的重要参数，它可以直接影响到材料的物理和力学性质。
热处理工艺可以通过晶界的特性改变晶体尺寸，从而控制晶粒的尺寸。
例如，高温下快速冷却可以促进晶粒的细化，而长时间保温则有利于晶粒的长大。
2. 组织结构的变化金属材料的组织结构除了晶粒尺寸外，还包括晶界分布、相的含量和分布等多个方面。
热处理工艺可以通过控制温度和时间的方式，使材料经历相应的相变和组织变化，从而得到不同的组织结构。
例如，热处理可以促进晶界的清晰化，在不同的温度下调节相的比例，从而得到具有不同性质的材料。
3. 残余应力的消除在金属加工过程中，会产生大量的残余应力，这些应力会对材料的物理和力学性质产生影响。
热处理工艺可以通过改变材料的组织结构，促进残余应力的释放和消除，从而提高材料的性能和寿命。
二、热处理工艺对于金属材料性能的影响热处理工艺可以通过改变材料的组织结构，从而影响材料的物理和力学性质。
具体而言，热处理工艺对于金属材料性能的影响主要表现在以下几个方面。
1. 强度和硬度热处理可以使金属材料得到更为细致和均匀的组织结构，从而提高其硬度和强度。
例如，通过快速冷却可以促进晶粒细化，增强材料的塑性和韧性，同时也可以提高材料的屈服强度和硬度。
2. 韧性和延展性金属材料的韧性和延展性与其晶界分布和相的含量有很大关系，热处理可以通过调节晶界的特性和改变相的比例，从而提高材料的韧性和延展性。
热处理温度对超高强度钢组织性能的影响
热处理温度对超高强度钢组织性能的影响马红梅;王守忠【摘要】In order to improve ultrahigh strength steel plastic toughness ,the experiment analyzed the austenitizing temperature 840 ℃ ,880℃ and 880 ℃ respectively and isothermal temperature 275 ℃ ,325 ℃ and 325 ℃ respectively affect the performance of carbon in the ultra -high strength steel group .The results showed that with the increase of austenitizing temperature ,the bainite/martensite phase organization tends tobulky ,rise ,strength of steel and plastic toughness drops ;With the increase of isothermal temperature ,the tensile strength of steel is gently downward trend ,while steel plastic toughness in 275 -325 ℃ isothermal temperature range is on the rise ,in 325 -375 ℃ isothermal temperature range is on the decline .In test of isothermal treatment temperature range ,the austenitizing temperature is 880 ℃ for 30 min insu-lation + 325 ℃ isothermal temperature x 2 min insulation oil cold strong toughness canbe obtained with good bainite/martensite phase organi-zation ,the residual austenite steel the carbon content of 7 6.% or more ,the tensile strength of steel Rm 2065 mpa ,or reduction of area bits of 25 5.% or higher.%为了改善超高强度钢的塑韧性，实验分析了奥氏体化温度分别为840℃、880℃、920℃与等温温度分别为275℃、325℃、375℃对中碳超高强度钢组织性能的影响．结果表明，随着奥氏体化加热温度的升高，贝氏体/马氏体复相组织趋向粗大，钢的强度上升，而塑韧性下降；随着等温温度的升高，钢的抗拉强度呈平缓下降趋势，而钢的塑韧性在275～325℃等温温度范围内呈上升趋势，在325～375℃等温温度范围内呈下降趋势．在试验等温处理温度范围内，奥氏体化温度880℃×30min保温＋等温温度325℃×2min保温油冷，可获得强韧性配合良好的贝氏体/马氏体复相组织，钢的残余奥氏体的含碳量≥76．％，钢的抗拉强度Rm≥2065M Pa ，断面收缩率ψ≥255．％．【期刊名称】《商丘职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P52-54)【关键词】中碳超高强度钢;温度;组织;性能【作者】马红梅;王守忠【作者单位】商丘职业技术学院机电工程系，河南商丘476000;商丘职业技术学院生物工程系，河南商丘476000【正文语种】中文【中图分类】TG1132超高强度钢是在碳素钢的基础上，通过适当加入一种或几种合金元素而得到的一种合金钢. 超高强度钢一般采用淬火加中温回火工艺，得到回火马氏体组织, 使其具有超高的强度[1]26-79. 然而在对其进行强化处理的过程中, 当使钢的强度提高时, 其塑韧性却明显下降, 难以满足现代工业发展的要求，制约了该类钢的进一步发展[2]99-102. 近年来,通过等温热处理工艺获得的贝氏体/马氏体复相组织，具有优良的强韧性配合，受到了人们的高度关注,并呈现出良好的应用发展前景[3]121-123. 但当等温热处理工艺参数选择不当时，对钢的组织性能影响较大[4]10-13. 为充分发挥或挖潜现有材料的内在潜力，在实验材料和热处理时间相同的实验条件下, 以中碳超高强度钢为研究对象，针对不同奥氏体化加热温度与不同等温热处理温度对其组织性能的影响进行了实验研究，以期为进一步改善该类钢的塑韧性提供参考依据.1 实验材料与方法1.1 实验材料试验用材料在ZG-3 型真空感应炉中冶炼, 锻造成Φ25mm的棒材, 经850℃×60min保温炉冷退火后备用，其化学成分如表1所示：表1 实验钢的化学成分(质量分数%)CSiMnCrVPS0.452.000.751.000.120.0080.0061.2 实验与方法将经850℃×60min保温炉冷退火后的Φ25mm棒材机械加工成三个Φ10mm×50mm的标准拉伸试样，再将试样加热至840 ℃、880 ℃、920 ℃保温30min奥氏体化，分别在275 ℃、325 ℃、375 ℃盐浴槽中等温2 min 油冷后，在WE-600型液压式万能材料试验机上进行拉伸性能试验；将拉伸试验拉断后的试样研磨抛光后制成金相试样，用2%硝酸酒精溶液侵蚀后, 用ZMM-500Z 型光学显微镜观察其金相显微组织；采用APD210型X射线衍射仪测定试样中残余奥氏体含量；实验结果均取3次测试结果的平均值.2 实验结果及分析2.1 奥氏体化温度对实验钢金相组织的影响如图1 所示，试验钢经840 ℃、880 ℃、920 ℃奥氏体化保温30 min后,再在325 ℃熔盐中等温2 min油冷后，得到的金相组织均为贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体复相组织.图1 奥氏体化温度对实验钢金相组织的影响由图1可知，随着奥氏体化温度的升高，贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体复相组织趋向粗大. 这是由于材料成分中加入了多种提高钢的淬透性和淬硬性的C、Si、Mn、Cr等合金元素，奥氏体化热处理温度改变了合金元素在钢中的存在状态与溶解度，进而合金元素在钢中的存在状态与溶解度又反过来影响到钢的组织转变. 如图1(a)所示，840 ℃奥氏体化温度下，碳及合金元素分布不均匀，只有少量碳化物溶解于奥氏体中. 贝氏体通常优先在过冷奥氏体晶界形核生长[5]16-21，先析出的下贝氏体比较短粗. 另外，组织中还将保留有一定量的未溶碳化物和一部分铁素体存在，未溶碳化物将对基体产生分割作用，铁素体在随后的冷却过程中会延迟马氏体的转变，只有少量的奥氏体诱发生成马氏体，而过多的奥氏体便会残留下来形成残余奥氏体，故钢的塑韧性较好，强度较低.如图1(b)所示，当奥氏体化温度升高至880℃时，短粗状的下贝氏体已转变为细长的针状，分割过冷奥氏体晶粒的作用增强，使随后形成的马氏体板条细化,尺寸减小,分布在铁素体内的残余奥氏体也将贝氏体条进一步分割细化[6]31-36，奥氏体化连续油冷后得到的贝氏体/马氏体复相组织较为细小均匀，则界面增多,裂纹扩展路径减小, 当裂纹扩展遇到贝氏体/马氏体复相组织时,裂纹在边界形核并穿过晶体扩展，裂纹转折多,扩展的阻力增大，消耗能量增多，使得钢的强韧匹配性大为改善.如图1(c)所示，当奥氏体化温度进一步升高至920℃时，碳化物溶解度将迅速增大，基本上丧失了对奥氏体晶粒长大的阻碍作用. 奥氏体晶粒变得粗大，基体中针叶状组织明显增多，残余奥氏体含量逐渐减少，致使奥氏体化连续油冷后转变的贝氏体/马氏体也逐渐变得更为粗大，使得钢的强度上升，而塑韧性下降.图2 等温温度对钢的力学性能影响2.2 等温温度对钢的力学性能影响如图2所示是试验钢经880 ℃奥氏体化保温30 min后, 分别在275℃、325 ℃和375 ℃等温2 min 油冷后的力学性能随等温温度升高的变化情况. 由此可知，随着等温温度的升高, 钢的抗拉强度总体呈平缓下降趋势, 而断面收缩率在275～325 ℃等温温度范围内呈上升趋势, 在325～375 ℃等温温度范围内却明显下降.因为当等温温度较低时，钢的冷却速度大，贝氏体转变速度加快，导致富碳的残余奥氏体含量增加，残余奥氏体在应力作用下宜诱发转变为马氏体，有助于基体强化，而塑韧性较差；随着等温淬火温度的升高，残余奥氏体含量逐渐增加，导致断面收缩率呈上升. 但当等温淬火温度超过325 ℃后，由于碳的扩散速度明显加快，残余奥氏体中的含碳量下降，贝氏体铁素体板条尺寸增大，残余奥氏体薄膜增厚，热稳定性与机械稳定性变差，在很小的应力作用下易诱发形成大量的马氏体[7]41-50，残余应力增大，钢的硬脆性大，钢的强度稍有下降，而断面收缩率却开始大幅度的下降，这表明钢的断面收缩率与残余奥氏体的含量密切相关.由图1、图2可见，中碳超高强度钢经奥氏体化温度880 ℃×30 min 保温+等温温度325℃×2 min保温油冷后, 可获得强韧性配合良好的贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体复相组织, 经测试，钢中残余奥氏体的含碳量≥7.6%,钢的抗拉强度Rm≥2065 MPa, 断面收缩率Ψ ≥25.5%.3 结论(1)奥氏体化温度对超高强钢的组织性能影响显著. 30 min奥氏体化保温时间和325 ℃等温温度2 min保温油冷情况下，随着奥氏体化温度在880～920℃范围内的逐渐升高，奥氏体晶粒逐渐长大，试验钢的显微组织由粗短状逐渐向细长的针状、粗大的针叶状贝氏体/马氏体复相组织转变，钢的强度上升，塑韧性下降. (2)等温温度和残余奥氏体含量对钢的强度影响不大,而对钢的塑韧性影响较为显著. 880 ℃奥氏体化加热温度+保温30 min情况下，随着等温温度的升高,在275～325 ℃等温温度范围内, 残余奥氏体含量逐渐增加，钢的断面收缩率呈上升趋势,在325～375 ℃等温温度范围内，残余奥氏体含量明显下降，钢的断面收缩率开始大幅度的下降，而钢的强度总体呈平缓下降趋势，钢的断面收缩率与残余奥氏体的含量密切相关.(3)等温热处理工艺为：奥氏体化温度880 ℃×30 min 保温+等温温度325 ℃×2 min保温油冷时, 试验钢可获得强韧性配合良好的贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体复相组织,其综合力学性能较佳.【相关文献】[1] 彭雯雯，曾卫东，康超，等.热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响[J].材料热处理学报， 2012, 33(3).[2] 冷光荣，武会宾，陈蔚琼，等.热处理工艺对含铜超高强度船板钢组织和性能的影响[J].金属热处理,2010，35(01).[3] 董辰，陈雨来，江海涛,等.超高强QP钢淬火温度组织和性能的影响[J].热加工工艺，2009,38(12).[4] 张宇光,陈银莉,武会宾,等. 等温淬火温度对C-Si-Mn系TRIP钢组织和力学性能的影响[J]. 钢铁, 2008, 20(5).[5] 古原忠. 钢中马氏体和贝氏体基体组织的特征[J].热处理,2009,24(02).[6] 方鸿生, 刘东雨, 常开地,等.1500 MPa 级经济型贝氏体/ 马氏体复相钢的组织与性能[J].钢铁研究学报 ,2001,13(03).[7] 居殿春,竺培显,颜慧成,等.残余奥氏体对TRIP钢机械性能的影响[J].冶金丛刊,2008 (02).。
铸造高合金不锈钢热处理工艺对其组织和耐蚀性的影响
工 性。镍是扩 大奥 氏体相 的元 素 ， 对改善韧 性及耐 蚀性
有 明显效 果。 一定 含铬量 下， 的含量决 定 了奥 氏体 在 镍 和 铁素体 两相 的组 成 比，影响钢的综 合性能 。 成浩等 梁 研 究表 明 ， 不锈钢 中添加硅 可提高含 氯介质 中的耐孔
表 ２ 固溶处理后室内点蚀 化学 加速试验结果
碳化物有 的加 热到高温 还不溶解 ， 了机械 阻碍 晶粒 长 起
大 的作用 。因此 ， 类钢 的淬 火 温度 范围很 广 ， 热到 这 加
９ ０ １２ ０℃固溶可 得到不 同程 度 的硬化 ，固溶温 度越 ０ ￣ ０
１ 实 验 方 法
１１ 试验设 备 与仪器 ．
制取 试验材料 的设备是 ＷＳ４ 一 型非 自耗真空 电弧炉 ， 热处理设备是 ＢＬ － Ｃ箱式 电阻炉 。 ＭＴＸ 腐蚀 试样利 用 Ｚ ＮＥ ｌｋ ｉ ＡＨ Ｒ ｅｅｔｋ电化学 工作站进 行 ｒ
而为 以后 的时效打 下基 础。固溶处理能使碳 化物不析 出 或少许 析 出， 可以 防止 晶问腐蚀 。 体工艺 为将奥 氏 故 具 体不锈钢加热至 ９ ０ １ ０ ５￣ ０℃使 Ｃ ２ ２ ｒＣ 溶入 固溶体 ， 然后 快速冷 却。时效 处理 的 目的是提高钢 的强度而尽量 减少 韧性 的降低。时效温度 的选择 要尽量避 开高铬不锈钢 的 ４ ５℃脆性区和 口 ７ 相脆性 区。 所 回升 ， 因可能出现 共析体。 原 对铸态试样及经过不 同温度 固溶处理后的试样进行 硬 度测试 、 拉伸和压 缩试验 ， 结果如表 ３ 示。从表 ３ 所 可 试验 用钢需经过 固溶处 理和时效处理 。 固溶温度 的
锈钢 材料 的需 求不断 增加 ， 石油 、 工 、 在 化 化肥 、核能 、
钢耐腐 蚀性 能要求越来 越苛刻 。 铸造 高合金 不锈钢 的组 织及其耐蚀性受 热处理 工艺的影响很大 ， 针对 自制含钼 、
热处理工艺对高碳高钒高速钢轧辊组织和性能的影响
和应 用 。本文研 究 了淬火温度 、冷却方式 、回火
温 度 和 回 火 次 数 对 高 速 钢 轧 辊 组 织 和 性 能 的 影
响 ，确定 了高速 钢轧辊最佳热处理工艺参数 ，应
用 于 工 业 生 产 中 ，取 得 了较 好 的效 果 。
２ 试 验 材 料 和 方 法
高 速 钢 用 ２ ０ｋ ５ ｇ碱 性 中 频 感 应 电 炉 采 用 不
氧化 法熔 炼 。钢 水熔 清 后 用 铝 脱 氧 ，钢 水 出 炉 温
１１ ０ Ｃ 时 ，马氏体 中饱 和的碳含量 、合金元素 ０ 含量达到合适程度 ， 留奥 氏体也达 到合适程度 ， 残
获得 了硬度 的峰值 。由于盐 冷和空冷速率小于油 冷 ，相 同淬 火温度下 ，淬 火组织中的残留奥氏体
金碳 化物的回火 马氏体 ，残 余奥 氏体冷却时转变
为马氏体 ，使 钢获得硬 化 ，硬度 出现峰值 ，温度
再升 高 ，合金碳化 物开 始聚集 、长大 ，导致硬度 下降。 １ｉ０ Ｃ 淬火的试样 ，由于淬火组织 中残 留 ０ 奥氏体多 ， 回火处理 时转 变成马氏体的数量多 ， 硬
ｔ ｃ ｉａ ａ ａ ｅ ｅ ｓ ｗｅ ｅｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｅ ｈｎｃ ｌｐ ｒ ｍ ｔ ｒ ｒ ｅ ｅ ｍｉ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔＨ Ｓ ｏ ｌ ｅ ｃ ｉ ｇ ｉ ａｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ Ｓ ｒ ｌ ｑｕ ｎ ｈ ｎ ｎ ｓ ｌ
ｂ ｔ ａ ｉ ａ ｄ ｎ ｂ ｌ ｙ ｂ ｔｎ ｔｅ ｓ ｒ ｄ ｃｎ ｒ ｃ ｌ ａ ｈ ｈ ｓ ｈｇｈ ｈ ｒ ｅ ａ ｉｉ ｕ ｏ ａ ｙ ｐ ｏ ｕ ｉ ｇ ｃ ａ ｋ ｅ，ｔ ｅｓ ｒａ ｅｈ ｒ ｎ ｓ ｓ ｈｇ ｔ ｈ ｕ ｆｃ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｉｈ
热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响2资料
J I A N G S U U N I V E R S I T Y金属材料综合实验题目：热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响学院名称：材料科学与工程学院专业班级：金属1202*名：**学号：**********小组成员：任宁庆、韦明敢、李鑫宇指导老师：邵红红、王兰、吴晶老师2016年1月热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响一、实验内容1、T10钢概述目前常用的碳素工具钢有T8、T10、T12,其中T10用量最多。
T10钢优点是可加工性好，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。
因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。
虽有较高的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。
T10钢在淬火加热（通常达800℃）时不致于过热，淬火后钢中有过剩未溶碳化物，所以比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，硬化层往往只有1.5～5mm；一般采用220～250℃回火时综合性能较佳。
热处理时变形比较大，故只适宜制造小尺寸、形状简单、受轻载荷的模具。
2、T10钢化学成分碳 C ：0.95～1.04（Tχ，χ：碳的千分数）硅 Si：≤0.35锰 Mn：≤0.40硫 S ：≤0.020磷 P ：≤0.030铬 Cr：允许残余含量≤0.25≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时)镍 Ni：允许残余含量≤0.20≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时)铜 Cu：允许残余含量≤0.30≤0.20(制造铅浴淬火钢丝时)注：允许残余含量Cr+Ni+Cu≤0.40(制造铅浴淬火钢丝时)3、T10钢适用范围这种钢应用较广，适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、丝锥、扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、还可以制作冷镦模、冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成型模具、小尺寸冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具（如卡板等），也可用作不受较大冲击的耐磨零件等。
毕业论文（设计）合金钢热处理加热过程对组织和性能的影响
毕业设计任务书1．设计的主要任务及目标建立有限元模型，模拟合金钢热处理加热过程温度场分布；通过实验研究，分析加热温度和保温时间对合金钢组织和力学性能的影响，为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。
2．设计的基本要求和内容1）设计的基本要求：论文结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；论文格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。
2）设计内容：模拟合金钢热处理加热过程温度场与时间的变化关系；研究三种加热温度下水淬后合金钢组织及力学性能的变化；研究三种保温时间下水淬后合金钢组织和力学性能的变化。
3．主要参考文献1）ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用[J].冶金能源，2004（05）2）钢件淬火过程温度场的数值模拟[J].热加工工艺技术与材料研究，2008（11）3）45钢零件淬火过程温度场分布的数值模拟[J].重庆大学学报，2003（03）4) 材料科学基础（铁碳合金相图与热处理部分）5）淬火过程数值模拟研究进展[J].兵器材料科学与工程，1999（03）4．进度安排合金钢热处理加热过程对组织和性能的影响摘要：利用有限元分析软件ANSYS模拟40Cr钢热处理过程温度场与时间的变化关系。
根据温度场的分布，合理的选择不同的加热温度和保温时间做热处理水淬实验，并打磨式样，通过金相组织观察比较不同热处理工艺对40Cr钢内部组织结构的影响。
并结合冲击韧性试验、硬度试验及拉伸试验来获取40Cr钢的机械性能、物理性能、工艺性能等，从而通过热处理工艺改变金属表面或内部组织结构，达到优化金属性能的目的。
通过实验表明，40Cr在850℃保温时间20min热处理所到的钢的性能最佳，其组织为回火索氏体，其强度、硬度及韧性等综合性能都处于较好的状态。
过低的温度会导致淬火不均匀，有铁素体存在也会使硬度降低；温度过高又会使回火索氏体粗大，造成钢的综合性能降低。
保温时间对组织性能也有影响，保温时间太短，回火索氏体的晶粒小，组织不均匀；保温时间太长，晶粒粗大，影响组织性能。
文献综述-热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响
毕业设计（论文）文献综述学生姓名：xxx学号：xxx专业：材料科学与工程班级：xxx设计（论文）题目：热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响指导教师：xxx二级学院：材料科学与工程学院2015年3 月19日热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响摘要：锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用，本课题研究的是用于甘蔗撕裂机蔗刀上面的锤头。
蔗刀用锤头在工作过程中，和其他行业使用的锤头相比，有锤头较小，所受应力较低，以及浸润在液体中，会有一定程度的腐蚀磨损等特点。
传统的锤头用材质主要有高锰钢，高铬铸铁，以及低碳合金钢三种。
根据蔗刀用锤头的性能要求以及工况，我们选择了高铬铸铁作为锤头的材质。
由于高铬铸铁硬度高，但是韧性不好，易发生脆性断裂。
因此需要热处理来提高其韧性，以及耐腐蚀性能。
本课题组已经采用淬火+回火和深冷处理来研究了高铬铸铁的热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响，获得综合性能更为优异的，可以满足使用要求的锤头用高铬铸铁。
本课题是在前面工作的基础上，来研究亚临界热处理对高铬铸铁组织和性能的影响。
关键词：高铬铸铁；甘蔗撕裂机锤头；热处理；深冷处理；亚临界处理引言两个物体表面发生接触且相对运动时，接触表面上就会发生摩擦，这是一种自然界非常普遍的，又无法避免的现象。
而摩擦的发生就会伴随着材料的磨损。
据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。
约80%的机器零件失效是由摩擦磨损引起的，所以磨损是机器最常见也是最大量的一种失效方式[1]。
根据我国有关部门的统计，仅对我国冶金、煤炭、电力、建筑、农机等 5 个部门的不完全统计，金属件在与砂土、矿石、水泥相接触过程中被磨损的钢材量就在300 万吨以上，再考虑因更换设备而降低的生产效率，每年所浪费的资金估计可高达30亿元[2]。
因此，减少由这种摩擦磨损造成的损失是一件意义重大的事。
影响摩擦磨损的因素有很多，最显而易见的就是机器零件在使用过程中的工况和材料本身的耐磨性能。
热处理对钢的组织与性能的影响
热处理参数对钢性能和组织变化的影响锅炉管子的热处理锅炉设备中过热器管子、蒸汽导管等零部件在工业性生产中的热处理一般是正火+回火。
正火温度和回火温度的选择主要是根据管子性能要求而决定的。
实验[49]表明，为了获得良好的强度与韧性匹配，9Cr-1Mo类钢最佳热处理工艺参数为:1060℃lh正火+760℃1h回火。
另外，需指出，随着钢的化学成分复杂化，钢管的正火温度有所提高。
1-4-2.奥氏体化温度的影响热处理规范中奥氏体化温度对耐热钢性能有显著的影响。
许多试验证明:随着奥氏体化温度提高，使耐热钢的热强性增加[’]。
如1Cr-0. 5Mo钢、Mo-V钢、12Cr1MoV钢和12Cr3Mo1VSiTiB等管子钢均随正火温度提高而使钢的持久强度增加。
日本的藤田利夫等人[57, 58]曾研究过淬火温度对数种1296 Cr型钢持久强度的影响，也表明高的淬火温度通常具有高的持久强度;并认为，第二相粒子的大小、数量、形状和分布及晶粒大小是导致不同温度淬火后持久性能不同的主要原因。
Ik-Min Park等[[59]对低Si-12Cr-Mo-V-Nb钢的研究表明:1100℃淬火，其1000小时断裂强度比1050℃淬火提高2^-3. 5kgf/mm2，而蠕变延伸率略有下降，在550℃至700℃的蠕变温度下，·下降了大约3^-5960材料的性能与材料内部的组织结构有着密切的关系。
实验证明:提高奥氏体化温度可以引起a固溶体合金化程度增加、晶粒尺寸增大、回火或使用过程中碳化物在基体上析出数量的增加及金相组织改变等〔’〕。
这些因素的改变对耐热钢的热强性有一定的影响。
文献[[60〕曾考察了奥氏体化温度对20Cr11MoVNbNB钢的组织和性能的影响，提出了与上述一致的观点。
下面简述与奥氏体化温度有关的一些因素:a.晶粒度一般地说，奥氏体化温度高，晶粒尺寸就大，同时影响固溶强化和析出硬化的合金元素的固溶量也多。
因此，’‘对于利用固溶强化和析出硬化的实际耐热钢来讲，既受晶粒大小的影响，也受合金元素固溶量的影响，一般认为后者的影响大，晶粒尺寸的影响，，J、〔110 文献[[6i〕对Cr-Mo-V钢650℃持久强度的研究指出，持久强度随奥氏体晶粒尺寸增大而增加，但当奥氏体晶粒度超过6级(相当晶粒直径>50 um)后，则持久强度开始下降或达到饱和值;看来，奥氏体晶粒度不仅对室温强度，而且对持久强度也有一个最佳范围。
热处理工艺对高硅铸钢组织与性能的影响
有优异的综合 力学性能 ，即高的强度 、硬 度 ，以及 良好 的冲击韧度 ，是一种在耐磨 领域极具研 究和开 发价值 的
参磊 工热 工 热 锻Ｗ Ｗ ｍ ｅｔ００ 第 期０．ｃｏｍ 加 ｌ Ｗ 造２１年ｎｇ７９５ 誓 处 铸 ａ１ｗ ｏｒｋｉ ５
拉强度 、屈 服强 度 和伸 长 率 ，试 样 尺 寸 ：直径 ｌｍｍ， Ｏ 长 １Ｏ ｍ；冲击韧度试验在 ） Ｌ ５型摆锤式 冲击试验 ｍ ｌ 【 一１ Ｊ 机上进 行 ，试样 为标 准 梅 氏试 样 （ ｕ型 缺 口 ｌ ｍ × Ｏｍ ｌ ｍ ｍ 。采用 Ｏ Ｔ ＮＣ Ｍ ５ Ｏ ｍ Ｘ ０ ｍ） ５ Ｐ Ｏ Ｓ ９ ０型扫描电子显微镜 进行金 相 组 织 的观 察 与 分 析。材 料硬 度 测 量 在 Ｈ 一 Ｒ １０ ５ Ａ型洛 氏硬度计上进行 。
１ ．概述
在工程机械 、矿石 粉碎 、火力发 电 、水泥建 材及铁 路等 领域 ，大量应用易磨损件 。 目前广 泛应 用的耐磨材 料是 高锰钢 、奥一 贝球 铁 （ Ｄ ）及 高 铬 铸铁 等 。由 于 Ａ Ｉ
新材料 ，同时 ，高硅铸钢是一 种廉价 的新 型材 料 ，所需
添加的合金元素 仅为 １５ ～３ ５ （ ．％ ． ％ 质量分 数 ） 的硅 ，
法 浇铸基尔试块 ；截取试 样并 经 ９０Ｃ扩散 均匀 化退火 ５￣
别是韧性 会产 生有害 的影 响 ，因此 ，硅 元 素在 普 通低
合金钢 中的加 入量被 严格 限制在较 低 的范 围内。
近年来 ，以硅 为主要 合金元 素 ，利用硅 在等温转 变
和 ９０ ０ ％软化退 火 后 ，机 加工 成拉 伸 试棒 和冲击 试 样 ，
成本 高 ，耐 磨性 能没 有 明显 优 势 。奥一 贝球 铁韧 性 低 ，
13热处理对高铬铸铁组织和性能的影响
热处理对高铬铸铁组织和性能的影响谈淑咏(盐城工学院材料工程学院,江苏盐城 224051)摘要:研究了不同热处理状态下高铬白口铸铁显微组织,探讨了热处理对高铬铸铁冲击韧性和硬度的影响,并确定了组织与性能的相关性。
分别采用金相显微镜观察热处理后高铬铸铁显微组织,洛氏硬度计测定高铬铸铁的硬度,冲击试验机测定冲击韧性。
结果表明:高铬铸铁随着淬火温度的升高,硬度先升后降,冲击韧性则相反。
在1000℃淬火空冷,并在400℃回火时,材料可以获得良好的综合力学性能。
关键词:热处理;高铬铸铁;显微组织;冲击韧性;硬度中图分类号:TG164 文献标识码:A 文章编号:1671-5322(2008)01-0062-04收稿日期:2007-10-18基金项目:江苏省生态环境材料重点实验室资助(XKY2006016)作者简介:谈淑咏(1976-),江苏连云港人,硕士,讲师,主要研究方向为金属基复合材料及材料热处理。
含铬量在12%-28%之间的白口铸铁就属于高铬铸铁,目前它是高合金抗磨铸铁中应用最广泛的一种耐磨性优良的材料。
目前高铬铸铁组织性能分析也日趋成熟,对高铬铸铁组织中碳化物的形式及形貌、基体组织的控制、碳化物及基体对机械性能影响,对高铬铸铁轧辊材质的凝固特性、热物理性、断裂机制、疲劳裂纹扩展机制、滚滑动磨损性能[1-11]等都进行了比较详尽和系统的研究。
但是高铬合金铸铁在使用过程中,存在脆性大、韧性较差,易破碎等问题,故在冲击较大等情况下不宜使用,这在一定程度上阻碍了其推广和使用。
因此,提高高铬铸铁的韧性一直是冶金工作者多年来追求的目标。
本文将在分析热处理工艺对高铬白口铸铁组织和性能影响的基础上,探讨改善其韧性的途径。
1 试验方法原材料选用江苏大丰生产的高铬铸铁,采用过硫酸铵-银盐氧化容量法测量铬的含量为16.4%,保证高铬铸铁组织中的碳化物类型全部是(Fe,Cr )7C 3。
采用过硫酸铵-银盐氧化法测量锰的含量为0.464%。
m2高速钢凝固组织的研究
m2高速钢凝固组织的研究M2高速钢是一种常用的高速钢，具有优异的耐磨性、耐热性和耐腐蚀性。
其主要成分为碳、钨、钼、铬、钴等元素，其中钨和钼是提高其硬度和耐磨性的关键元素。
M2高速钢的凝固组织对其性能有着重要的影响，因此对其凝固组织的研究具有重要的意义。
M2高速钢的凝固组织主要包括铁素体、渗碳体、碳化物和残余奥氏体等组织。
其中，铁素体是最基本的组织，其含量决定了M2高速钢的强度和韧性。
渗碳体是由碳在铁素体中扩散形成的，其含量和形态对M2高速钢的硬度和耐磨性有着重要的影响。
碳化物是M2高速钢中的主要强化相，其含量和形态对M2高速钢的硬度和耐磨性有着决定性的影响。
残余奥氏体是在淬火过程中未完全转变为马氏体的组织，其含量和形态对M2高速钢的韧性和耐冲击性有着重要的影响。
M2高速钢的凝固组织受到多种因素的影响，如成分、凝固速度、热处理工艺等。
其中，成分是影响M2高速钢凝固组织的主要因素之一。
钨和钼的含量对M2高速钢的硬度和耐磨性有着重要的影响，但过高的含量会导致碳化物的析出不均匀，从而影响M2高速钢的性能。
凝固速度是影响M2高速钢凝固组织的另一个重要因素。
较快的凝固速度可以促进碳化物的析出，从而提高M2高速钢的硬度和耐磨性。
热处理工艺也是影响M2高速钢凝固组织的重要因素之一。
适当的热处理工艺可以调控M2高速钢的凝固组织，从而提高其性能。
为了研究M2高速钢的凝固组织，研究人员采用了多种方法，如金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等。
金相显微镜可以观察M2高速钢的凝固组织和相变过程，从而了解其组织特征和形成机制。
扫描电镜可以观察M2高速钢的表面形貌和微观结构，从而了解其表面特征和微观结构。
透射电镜可以观察M2高速钢的微观结构和相变过程，从而了解其微观结构和相变机制。
总之，M2高速钢的凝固组织对其性能有着重要的影响，其含量和形态对M2高速钢的硬度、耐磨性、韧性和耐冲击性等性能有着决定性的影响。
因此，研究M2高速钢的凝固组织具有重要的意义，可以为其性能的提高和应用的拓展提供理论依据和技术支持。
钢的热处理与对组织和性能的影响
钢的热处理与对组织和性能的影响钢的热处理及其对组织和性能的影响⼀、实验⽬的1．熟悉钢的⼏种基本热处理操作（退⽕、正⽕、淬⽕及回⽕）；2．研究加热温度、冷却速度及回⽕温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定⽅法，学会正确使⽤硬度计。
⼆、实验概述钢的热处理就是利⽤钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从⽽获得所需要的物理、化学、机械和⼯艺性能的⼀种操作。
普通热处理的基本操作有退⽕、正⽕、淬⽕、回⽕等。
加热温度、保温时间和冷却⽅式是热处理最重要的三个基本⼯艺因素。
正确合理选择这三者的⼯艺规范，是热处理质量的基本保证。
1.加热温度选择（1）退⽕加热温度⼀般亚共析钢加热⾄A C3＋(20～30)℃（完全退⽕）；共析钢和过共析钢加热⾄A C1＋(20～30)℃（球化退⽕），⽬的是得到球化体组织，降低硬度，改善⾼碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。
（2）正⽕加热温度⼀般亚共析钢加热⾄A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热⾄A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥⽒体单相区。
退⽕和正⽕加热温度范围选择见图3-1。
图1 退⽕和正⽕的加热温度范围图2 淬⽕的加热温度范围（3）淬⽕加热温度⼀般亚共析钢加热⾄A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热⾄A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。
淬⽕按加热温度可分为两种：加热温度⾼于A C3时的淬⽕为完全淬⽕；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬⽕。
在完全淬⽕时，钢的淬⽕组织主要是由马⽒体组成；在不完全淬⽕时亚共析钢得到马⽒体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马⽒体和渗碳体的组织。
亚共析钢⽤不完全淬⽕是不正常的，因为这样不能达到最⾼硬度。
⽽过共析钢采⽤不完全淬⽕则是正常的，这样可使钢获得最⾼的硬度和耐磨性。
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控热处理工艺是一种通过控制钢材的加热和冷却过程，来改变钢材的组织结构和性能的方法。
在钢材的生产加工中，热处理工艺可以调控钢材的锻造性能，提高钢材的强度、韧性和耐磨性等性能，从而满足不同应用领域的要求。
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控主要包括两个方面，一是通过调整钢材的加热温度，控制钢材的晶粒尺寸和相变行为；二是通过控制钢材的冷却速率，调整钢材的组织结构和相含量。
首先，加热温度对钢材的锻造性能有着重要影响。
加热温度可以影响钢材的晶粒尺寸和相变行为，进而影响钢材的力学性能。
一般来说，较高的加热温度可以促使钢材的晶粒长大，提高钢材的塑性和延展性，从而改善钢材的锻造性能。
然而，过高的加热温度可能导致钢材的相变行为过早发生，从而影响钢材的成分均匀性和组织稳定性。
因此，在具体应用中需要根据钢材的成分和要求的性能，合理选择加热温度，以实现最佳的锻造效果。
其次，冷却速率对钢材的锻造性能同样具有重要影响。
冷却速率可以调整钢材的组织结构和相含量，进而影响钢材的硬度、强度和韧性等性能。
通常情况下，较快的冷却速率可以促使钢材的奥氏体相变为马氏体，从而提高钢材的硬度和强度。
而较慢的冷却速率可以促使钢材的奥氏体相变为铁素体，从而提高钢材的韧性。
因此，通过控制冷却速率，可以实现钢材性能的有选择性调控，以满足不同要求的应用场景。
除了加热温度和冷却速率外，热处理工艺还可以通过调整钢材的保温时间和时效温度，进一步优化钢材的性能。
保温时间可以影响钢材的相转变和组织演变过程，从而影响钢材的总体性能。
时效温度可以促使钢材的析出相形成或长大，从而提高钢材的强度和硬度。
因此，在热处理工艺中，保温时间和时效温度也需要进行合理调控，以实现最佳的性能效果。
总结起来，热处理工艺是一种通过控制钢材的加热和冷却过程，来改变钢材的组织结构和性能的方法。
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控主要包括调整加热温度、控制冷却速率、优化保温时间和时效温度等方面。
热处理工艺对高速钢性能的影响(一)
热处理工艺对高速钢性能的影响(一)赵步青;胡会峰;张丹宁【摘要】本文论述了预处理、盐浴淬火、深冷处理等热处理工艺对高速钢性能的影响.指出世界上没有最好的热处理工艺,只有更好.所谓最佳工艺,一定是在特定的工况条件下才成立,所以,热处理工艺应该个性化.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】5页(P20-24)【关键词】预处理;淬火;回火;深冷处理;性能;寿命【作者】赵步青;胡会峰;张丹宁【作者单位】安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,安徽马鞍山243131;安徽嘉龙锋钢刀具有限公司,安徽马鞍山243131;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TG156高速钢是重要的工程材料，主要用来制造刀具和模具。
某种特定工具的使用性能取决于其综合力学性能，主要是硬度、强度、韧性和耐磨性，而热处理工艺对上述性能有显著影响。
例如，刀具的硬度通常经淬火回火至65～66 HRC，显微组织有弥散的二次碳化物及少量的未溶一次碳化物。
这是一种典型的具有高耐磨性的组织，但韧性较低。
如果是模具，硬度一般在60～62 HRC，相对来说韧性要高得多，所以组织中要保留较多的未溶碳化物。
虽然对于要求高的耐磨刀具或模具而言，材料的韧性看不见、摸不着，不易引人注目，但却是一项决定刀具使用寿命的基本性能。
我们要在满足韧性的前提下，力求高硬度，而高硬度并不等于高寿命。
几种黏着磨损中，微切削和微裂纹强烈影响刀具工作面的磨损，如果能提高工具的韧性，这种情况都能得到抑制。
以下通过预处理、淬火、回火、深冷处理各种工艺方法阐述对高速钢性能的影响，供从事高速钢工具热处理的同仁们参考，不妥之处请指正。
1 预处理对高速钢性能的影响[1]在批量生产的工具制造厂，在最终淬火前一切热加工行为被人们称为预备热处理，简称预处理。
高速钢工具的预处理视产品类型，常用的有去应力处理、调质处理、锻后或焊后退火等。
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２０μｍ （ｂ）
２０μｍ （ｂ）
２０μｍ 图 １ 铸造高速钢铸态（ａ）及变质处理（ｂ）显微组织
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２０μｍ
图 ２ 铸态（ａ）及变质处理（ｂ）高速钢 １ ２００℃ 高温加热后显微组织
图 ３（ ａ） 为未变质 试样 ９５０℃×１ ｈ 退火 组织。 共晶碳化物的形貌变化很小， 仍然呈网状分布在 晶界上。９５０℃退火消除了一些成分不均匀现象， 但不能改变铸造组织中共晶体的形貌。变质高速 钢试样退火后， 共晶碳化物网被消除， 共晶碳化物 大量粒化并弥散分布， 如图 ３（ ｂ） 所示。
图 ４ 为铸态及变质处理高 速钢 １ ２２０℃淬火
《热加工工艺》２００６ 年第 ３５ 卷第 １０ 期
材料热处理 （５） Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
（ａ）
２０μｍ （ｂ）
２０μｍ 图 ３ ９５０℃退火后显微组织（ａ－ 铸态；ｂ－ 变质处理）
（ａ）
２．２ 热处理对高速钢硬度及耐磨性的影响 图 ５ 为回火温度和高速钢硬度关系曲线。可
ＬＩＵ Ｇａｎｇ１，ＹＡＮＧ Ｙｏｕ２
（１．Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｒａｉｌａｇｅ， Ｊｉｌｉｎ １３２２００， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２， Ｃｈｉｎ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｉｓ ｆｉｎｅｄ， ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｒｅｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ ｃａｒｂｉｄｅｓ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ， ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｃａｒｂｉｄｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｂｙ ｔｈｅ ｅｌｅｖａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｅａｔｉｎｇ， ａｎｎｅａｌｉｎｇ， ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｗｈｅｎ ａｎｎｅａｌｉｎｇ， ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌｓ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｗｈｅｎ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｐｌｕｓ ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｌｙ， ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｔｅｅｌｓ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｔｅｅｌｓ ａｐｐｅａｒ ａｔ ５６０℃ ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ， ａｎｄ ｂｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｗｉｔｈ ｗｒｏｕｇｈｔ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｃａｓｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌ； ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ； ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
进 行 ， 工 艺 为 １５０、３００、４５０、５６０ 和 ６５０℃， 保 温 １ ｈ， 三次回火； ７５０℃保温 ４ ｈ， 一次回火。淬火在盐浴 炉中进行， 工艺为 ８５０℃预热 １５ ｍｉｎ， １ ２２０℃保温 ５ ｍｉｎ， ６００℃分 级冷 却 ； 盐 浴 炉 中 １５０、３００、４５０、 ５６０ 和 ６５０℃回火三次， 保 温 １ ｈ， ７５０℃×１ ｈ 回火 一次。将铸态、变质处理和不同热处理后的铸造 高 速 钢 试 样 磨 制 抛 光 后 用 ４％ 硝 酸 酒 精 溶 液 腐 蚀 ， 采 用 ＸＴＧ－０５ 型 光 镜 观 察 金 相 组 织 ， 用 ＨＲＣ－１５０ 型硬度试验机检测硬度， 用 ＭＭ－２００ 磨 损试验机检测高速钢的耐磨性能。
速钢组织得到细化， 同时改变钢中网状共晶碳化物的形貌， 使高速钢的硬度和耐磨性得到提高； 铸态高温加热、退
火、淬火和回火等热处理工艺对铸造高速钢中碳化物的形貌影响不大。铸态和变质处理高速钢退火时 ， 随着加热
温度的升高， 硬度逐渐升高； 淬火 ＋ 回火和铸态直接回火的高速钢随着回火温度的升高， 硬度和耐磨性逐渐升高， 在 ５６０℃三次回火时获得最高的硬度及室温耐磨性， 且与锻造高速钢相当。
２０μｍ （ｂ）
２０μｍ 图 ４ １ ２２０℃淬火 ＋５６０℃回火后显微组织
（ａ－ 铸态；ｂ－ 变质处理）
＋５６０℃回火后显微组织。为了使合金碳化物充分 溶入到奥氏体中， 选用了较高的淬火温度 （ １ ２２０℃） 。高速钢经 １ ２２０℃淬火 ＋５６０℃三次回 火后， 残余奥氏体大部分在冷却到室温过程中转 变为马氏体， 其组织为回火马氏体和碳化物， 没有 明显的奥氏体组织。从图 ４（ａ）中可以看出， 未变质 试样淬火回火后的组织， 晶粒比较粗大， 基体为回 火马氏体组织， 沿晶界分布着粗大的碳化物， 网状 碳化物未得到彻底清除。变质试样淬火 ＋ 回火后 组织明显细化（ 图 ４ｂ） ， 组织中含有大量细小弥散 分布的粒状碳化物， 碳化物网基本上得到消除。
（ａ）
氏体优先在狭窄通道两侧的初晶奥氏体上以离异 方式结晶， 促使残液进一步被分隔后期， 由于 共晶反应而在枝晶间钢液熔池中形成的共晶碳化 物也可得到细化。而 ＲＥ 中的 Ｃｅ 在钢液中具有减 轻碳元素活度的作用［８］。碳元素活度的降低， 将使 得由于 Ｃ 和 Ｗ、Ｍｏ 等元素偏析达 到共晶成分 而 发生的共晶反应要在较高的固相分数下才能发 生， 因此高速钢中共晶碳化物量减少。
以看出， 由于变质处理使高速钢铸态组织得到细 化， 网状碳化物变为断网状和颗粒状， 所以其硬度 得到提高。对于铸态和变质处理高速钢来说， 无论 是淬火 ＋ 回火还是铸态直接回火， 随回火温度的 升 高， 硬度逐渐 升高， ５６０℃时 达到 最 大 值 ， 回 火 温度继续升高， 硬度值反而下降。这是由于高速钢 回火时， 从室温升到 ２７０℃， 首先从马氏体中析出 ε相， 温度升至 ４００℃， ε相转变为 Ｆｅ３Ｃ 并开始聚 集， 在 ４００℃以 上 开 始 生 成 特 殊 碳 化 物 。４００～ ５００℃主要析出 Ｃｒ 的碳化物。５００～６００℃时马氏 体中的 Ｗ 和 Ｖ 开始迅速减少， 部分 Ｆｅ３Ｃ 重新溶 解， 而自回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳 化物， 这些碳化物的析出是高速钢中出现二次硬 化的主要原因。在 ５６０℃回火后， 由于有大部分的 Ｗ 和部分 Ｃｒ、Ｖ 尚存于基体中， 所以基体有很高 的硬度。在回火温度超过 ６５０℃以后， 碳化物随温 度的增高和时间的延长而迅速聚集长大， 硬度迅
材料热处理 （５） Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
热处理对铸造高速钢组织与性能的影响
刘 刚 １ ，杨友 ２
（１．吉林铁路运输职工大学， 吉林 吉林 １３２２００； ２．长春工业大学 材料科学与工程学院， 吉林 长春 １３００１２）
摘 要： 研究了热处理工艺对铸态和变质处理铸造高速钢组织与性能的影响。结果表明： 变质处理可以使高
铸态高温加热、退火均在 ＳＸ２－８－１３ 型高温箱 式炉中进行， 工艺为 １ ０００、１ ２００℃， 保温 ３０ ｍｉｎ， 空冷。退火工艺为 ８５０、９５０℃， 分别保温 ４ ｈ、１ ｈ， 炉冷至 ６００℃后空冷。铸态直接回火在中温炉中
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２ 试验结果与分析
２．１ 变质处理及热处理对高速钢显微组织的影响 图 １ 是铸造高速钢铸态及经变质处理后的显
微组织。从图 １（ ａ） 中可以看出， Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２ 铸 造高速钢铸态组织中有明显的网状共晶存在， 碳 化物分布于晶界， 且晶粒粗大。变质处理后网状共 晶碳化物变成断网状和颗粒状（ 图 １ｂ） ， 且明显细 化， 分布趋于均匀。这是因为使用了 Ａｌ－ＲＥ－Ｂ－Ｔｉ 复合变质剂后， 高速钢凝固过程中， 由于 ＲＥ 在奥 氏体中 的溶解度很 小， 既使加入 少量 ＲＥ 也 将 发 生剧烈偏析而富集在枝晶生长前沿的钢液中， 造 成较大的成分过冷， 这有利于奥氏体枝晶的多次 分枝和枝晶间距的减小， 使高速钢的枝晶组织得 到细化。初晶奥氏体的细化将导致共晶反应时残 留钢液相互被隔开的趋势增强， 共晶阶段共晶奥
收稿日期： ２００６－０１－１９ 作者简介： 刘刚（１９５８－），男，吉林人，讲师，主 要 研 究 方 向 为 金 属 材 料
及其热处理； 电话： ０４３１－６６４４７７２； Ｅ－ｍａｉｌ： ｙａｎｇｙｏｕ＿０８２５＠１６３．ｃｏｍ
理的铸造高速钢组织与性能的影响。
１ 试验材料及方法
试验所用材料为目前应 用较广泛的 Ｗ６Ｍｏ５ Ｃｒ４Ｖ２ 铸造高速钢。用 ５ ｋｇ 中频感应电炉， 采用 不氧化法炼钢工艺， 将生铁、废钢、高速钢料、铁合 金等分别加入炉中熔化， 温度达 １ ６００℃时脱氧后 出炉， 在石墨型中浇注成 ! ２０ ｍｍ×１００ ｍｍ 的试 棒。与上述同一成分的钢液在 １ ６００℃时向炉中加 入 Ａｌ－ＲＥ－Ｂ－Ｔｉ 复合变质剂 （ 加入量为 １．５％） ， 出 炉 后 在 石 墨 型 中 浇 注 成 " ２０ ｍｍ×１００ ｍｍ 的 试 棒。采用钼丝切割机在两种试棒中间截取尺寸分 别 为 # ２０ ｍｍ×１０ ｍｍ， １２ ｍｍ×１２ ｍｍ×５８ｍｍ 的 热处理和磨损试样。