渗碳钢中的残余奥氏体

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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 二 综述、“ 、, 二、二 、二、习二二、“, ” 渗碳钢中的残余奥氏体 洛阳轴承公 司谢燮摇编 其芝李丢二 厂荞裂 美毛笼扮荞毛 尸荞毛少 笼裂 飞 笼芝 笼劫 美岌界毛夕笼毛 产, 只彭燕芝 ,疾芝尹笼彭沐岌,廿兵就浇黔产飞粗 典毛产尹汽盆,仁 毛二燕裂属盆八烈 尾兹 笼冤荞裂 户代若 汽兹只毛决裂 廿宾盆,天兰 众所周知 , 重载齿轮和轧机轴承一类的 重载荷零件 , 一般采用 高镍渗磷钢制 造 , 美 国采用钢 , 前苏联

2、 采用钢 。 这类零件 采用深层渗碳渗碳层大于 , 为了 防止形成网状渗翔炭体 , 通常在气体渗碳后降 温油淬油淬后渗碳层 内会形成大量 肠 以上残余奥氏体 。 关于渗碳层中的残余奥 氏体长期来是一 个有争论的问题 。 一种观点认为渗碳层内 不应该有残余奥氏体另一种观点认为 , 渗 碳层内希望有 肠左右 的残余奥氏体 。 残余奥氏体的益处 美国通用汽车公司研究试验室的多次试 验表明 , 在钢 、 钢内存在、肠残余奥 氏体和 在钢内存在肠残余奥氏体 时 , 可以明显 地改善拉伸弯曲应变值 , 。 在 渗碳和淬火钢 中 的 显 微裂纹 一文 中指出 , 在 一一 合 金中马 氏体百分率超过 肠时

3、, 显微裂纹倾 向速度增加 , 而如果有、肠残余奥氏体 存在 , 有助于降低这种裂纹倾向 。 国 际制镍公司 出版的一篇论文 , 中 指 出 , 肠 以下的残余奥氏体可以增加接触 疲 劳应力和压应力 。 、 指出 , 大量的 在肠范围内 残余奥氏体可以改善许多钢 种的接触疲 劳应力 。 的工 作指出 , 残余奥氏体通过转变对表层心部 有利 , 在载荷作用下 , 它有助于形成有益的 铸锻热 热处理实践加 压应 力 在论文 中补充说 , 只要 硬度不低于 , 在渗碳 、 直接淬火的齿 轮 中希望有、肠残余奥氏体 。 另一篇论文镍在渗碳钢中的作用 叮们 中 指 出 , 包括 、 、 和 钢在 内 ,

4、 在冷处理 前后残余奥 氏体都 明显地提高弯曲韧性 。 在公 司实 验室 的试验中 , 渗碳层表面含肠 残余奥氏体 的钢在赫兹应力下 少 可以经受 百万周次滚动接触 疲劳试验 这些试验都表明 , 在加工硬化的条件 下 , 少量的残余奥氏体转变为细晶马氏体 , 它倾向于抗表面裂纹而不是促进 表面裂 纹 因此 , 对于大部分使用的渗碳 齿轮而 言 , 渗 碳层表面含有 、肠残余奥 氏体 , 在某些 情况下达到 肠 , 不是有害而是有益的 。 残余奥氏体的害处 残余奥氏体的危害性是影响零件硬度和 由于残余奥 氏体转变而影响尺寸稳定性 。 因 此 , 对于飞机齿轮而 言 , 一般不 希望有残余 奥氏体

5、 除了上述影响外 , 渗碳层内大量的残余 奥氏体转变为未 回火的马氏体 , 无论在加工 硬化或暴露到极冷的环境中会引起 表 面拉 裂 。 渗碳齿轮表面存在残余奥 氏体的另一害 处是由于残余奥氏体是一种柔软的组织 , 会 引起齿轮 的齿过早的滑动和滚动磨损 , 同样 会 引起齿表面产生凹坑和剥落 , 最终导致齿 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 断裂 。 此外 , 渗碳齿轮表面存在过多 的残余奥 氏体 , 在磨削条件下 会 引起严重的磨削烧伤 和磨削裂纹 。 产 生

6、残余奥氏体的原因 渗税层表面产生过量残余奥氏体的 原 因 , 主要是渗碳气氛碳势过高对于含镍 从低、肠的渗 碳钢 、 来说 , 在渗碳阶 段、 肠的碳势和 扩 散阶段碳 势控制到、肠就能满足要求 。 而对 于含镍童高的钢 、 钢和钢 , 碳势 应该 降低个点 , 即渗碳阶段碳势为 、肠 , 扩 散阶段碳势为、肠 , 。 按老经验每渗碳小 时扩散时间至少是、 。 如果扩散时间不足 , 在淬火后表面 层就会产生残余奥氏体 。 淬火温度高是产生残余奥氏体的另一原 因一般说来 , 从、 渗碳温度下直 接淬火比二次低温淬火 了 、 具有较 多的残余奥氏休 。 消除残余奥氏体的方法 众所周 知 , 冷处理

7、 一 是消除残余 奥氏体的有效方法但是 , 冷处理具有一些 缺点 , 它不 但会降低弯曲韧性 , 而且会降低 冲击疲劳性 。 其主要原因是 , 在冷处理的条 件下 , 载余奥氏体转变生成的是 粗晶 马氏 体 , 这种粗品马 氏体产生 亚表面显微裂纹的 可能性比二次淬火后生成的细晶马氏体大 。 因此 , 冷处理 通常适用 于量具和小尺寸的精 密零件 。 对 于大尺寸的 高镍渗碳钢制造的深层渗 碳重载齿轮和轧机袖承套圈 , 在渗碳后形成 碳浓度 高 、肠 的渗碳层 , 淬火后 具有大量 的肠左右 、 合金化的残 余奥氏体 , 为 了使残余奥氏体转变 , 目前采 用高温 、 回火的方法 。 高温 回

8、火的目的是在二次淬火前获得均 匀的珠光体 一 渗磷沐和在 渗碳层的珠光体组 织中没有残余奥氏体和 马氏体针 。 关于探洛渗碳钢深 层渗碳零件的高益回 火温度 , 助和 、 曾进行过研究 二“, 认为对于含碳量大于肠 的诊碳层 , 高温回火温度 口火二 , 渗碳层含碳量小于 孙时 , 回火 , 对于含税量、肠的渗碳层 , 回火 。 通常需要进行二次高温回火 , 因为 在回火 时的奥氏体分解过程不仅发生在等温 保温期间 , 而且也在加热过程 中和随后的冷 却过程中发生 。 在渗碳 后需要进行机械加工的情况下 , 为了车去渗碳层和降低硬度 , 必须在 温度下进行、次高温回火 引 。 一般厂矿往往对高

9、温回火的工序不很重 视 , 其结果由于高温 回火不当而 引起零件裂 纹 。 第一次高温回火温度不合适或保温时 不足的情况下会形成裂纹 。 在这种情况下 , 在保温过程 中奥氏休局部分解主要在针状 届氏体区 , 在随后的冷却条件下 , 贫化的 固溶体发生马氏体转 变 , 这种转变就会 引起 零件拉裂 。 这种裂纹呈网状 , 位于尖角 、 缺 口部位并普及到整个渗碳共厚度 仁 “ 。 在高温回火后 的显傲组织中有残余奥 氏 体或不均匀腐蚀的珠光体时必须进行重新 高 温回火 。 对由于钢、呱 , 、肠 , 肠制造的 深层渗碳轧机轴承 套圈 , 前苏联莫斯科国营 第一轴承厂采用如下工艺 仁 、 渗 碳

10、 , 油冷到、 , 二次高 温回火 , 低温淬火和回火 。 在年代 , 前苏联将贝茵体通称为汁状屈氏体 编者注 下转第页 地铸锻热 热处理实践 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 有的把 “ 空冷 ”改成“ 室冷 ”, 这虽然对克 服上述两种极端气候下的冷却差异 , 有一定 的缓和作用 , 但具体实施 起来 , 问题不少 , 有的 限于场 地等原因 , 根本 无法实施 。 有的 地方规定冬天室内冷却 , 夏天室外冷却 , 细 想一下 , 困准也不小 。 有的根据不

11、同情况 , 规定 “ 堆 冷 ” 或 “ 散 冷 ”, 但贯彻时很难保证认真执行 有的规定要鼓风或喷雾冷却 , 但 这种方 法很难使冷却均匀 一致 。 上述几种措施 , 都难以解决大批量的生 产 问题 。 有的把奥氏体化加热后 的长杆件毛坯置 于三根通水冷却的轧辊中间 , 然 后在加压旋 转 的条件下 冷却 。 这 时减少 长杆毛坯件的变 形 、 稳定预先热处理的质 量 , 效果很好 。 至 于加热方式 , 有 的在炉内整体加热 , 有的在 特制电原上靠自身电阻加热 , 相比之下 , 后 者优 越 。 以笔者之见 , 在 大批量生产的情况下 , 采用贯 通式连续炉进行正 火 , 是最为理想的

12、设备 。 采用这种设备时 , 工件出炉之后继续 在传送带士前进 。 在前进 的过程 中 , 根据不 同的工 艺要求 , 可以在控制鼓风或喷雾数量 或压力的条件下获得相应 的冷却速 度 。 因 此 , 有人称之为 “ 控冷正火 ” 很显然 , 这种 “ 控冷正火 ” 完全可 以克服传统正火中的 问 题 , 可以获得稳定的高质量的预先热处理效 果 。 这对提高切削速度稳定最终热 处 理 质 量 , 无疑是十分有利的 。 采用这种设备和工 艺 , 对改 善工作环境和劳动条件 , 也是非常 有效的国 内外已经有了 这样的设 备 和工 艺 。 随着我国汽车等大工业的快速发展及热 处理专亚化程度的不断提高

13、 , 这种设备和工 艺在我国将有很大的发展和使用前景 。 除正火之外 , 在许多其他的热处理工 艺 中 , 也存在着冷却的问题 , 有待于加深 认识 和深入研究 。 在这些问题中 , 除新型冷却介 质的研制开发和推广应用外 , 还有冷却工 艺 、 冷却设备 、 冷却的测试和控制等总之 ,“ 冷 却 ” 这半壁江山 , 应 引起广大热处理工作者 的再重视 。 随着冷却技术的不断提高 , 可以 进一步提高热处理的质量 、 发挥 材料的潜 力 。 届时 , 热处理的面貌将有相当大地改观 。 人休八兮六 凡众六之 认八 六孙六人狐六六长式欺戊叙八八入惩六八双 、六之 次六交 叙六次 茶六书六称、六帐六岑六岑六六改六岑 沪、丸人冰 人添八夕夸六次六妞卜那入人跳六 、人跳 粼六 上接第页 参考资料 , 加 一 、 吕弓 柳 幻 。, 弓几一 脚 飞 “ 、 。” 仁二 “ 匕 ” ,。 丁 , 仁 。邑人 , 。二既 的氏 双二了加五。月且 如江邓生爬且 且五卫 让 、 以。 塑 一一 仁 、 汉必民 只区丑用巩且 口口 址一 朋丘即 且几孔 及彻且 且 幼 刀几 加及班 月月从选 柳 几一 一一 弱加铸锻热 热处理实践