鋼的淬火

更新時(shí)間：2024-06-28 點(diǎn)擊次數(shù)：333次

   中碳合金鋼經(jīng)正常溫度淬火后，一般得到片狀馬氏體與板條狀馬氏體的混合組織。片狀馬氏體的存在對(duì)鋼的斷裂韌性不利。提高中碳合金鋼的淬火溫度，有利于在淬火后得到較多的板條狀馬氏體，研究指出，4340鋼（相當(dāng)于40CrNiMoA鋼）采用高溫（1200℃）淬火（油冷）后與正常溫度（870℃）淬火相比，其斷裂韌性可提高約70%。其原因是超高溫淬火后得到的幾乎都是板條狀馬氏體，而且在馬氏體板條周圍有1×10^-5~2×10^-5mm厚的殘余奧氏體薄膜存在，這種薄膜很穩(wěn)定，即使冷至液氧溫度（-183℃）也不轉(zhuǎn)變，它對(duì)高的局部應(yīng)力集中不敏感，不易產(chǎn)生裂紋，故能提高斷裂韌性。此外，高的奧氏體化溫度可以使合金碳化物完全溶解，并且也抑制了脆性元素沿晶界的析出，因而也對(duì)改善斷裂韌性產(chǎn)生有利影響。但是超高溫淬火后往往得到粗大的晶粒，其沖擊韌性值較低。因此，這種工藝尚有待于進(jìn)一步研究。

高碳鋼在采用普通淬火工藝時(shí)，往往得到片狀馬氏體組織，此時(shí)具有較高的脆性。但如適當(dāng)控制淬火加熱時(shí)奧氏體的碳含量，也可使淬火后得到以板條狀馬氏體為主的組織，使鋼在保持高硬度的同時(shí)，還具有良好的韌性。高碳鋼采用快速加熱至略高于A_c1的溫度、短時(shí)保溫淬火，可以實(shí)現(xiàn)上述要求。這是因?yàn)榈蜏囟虝r(shí)加熱時(shí)可以得到較細(xì)的晶粒，而且奧氏體的碳含量較低，使M_s點(diǎn)較高，故淬火后可得到以板條馬氏體為主加細(xì)小碳化物的組織。這是保證其具有較高強(qiáng)韌性的原因。但是，為了使低溫短時(shí)加熱淬火取得好的強(qiáng)韌化效果，對(duì)淬火前的原始組織有一定的要求，即其碳化物應(yīng)盡量細(xì)小。

應(yīng)當(dāng)指出，上述工藝只適用于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.5%的鋼，對(duì)碳含量低于此限的鋼，強(qiáng)韌化效果則不明顯。

   一般貝氏體轉(zhuǎn)變總是優(yōu)先在貧碳區(qū)開始的，隨著貝氏體轉(zhuǎn)變量的增加，由于碳不斷向奧氏體中擴(kuò)散，使未轉(zhuǎn)變奧氏體中的碳含量愈來愈高，從而增加了奧氏體的化學(xué)穩(wěn)定性而使之難于轉(zhuǎn)變；同時(shí)由于貝氏體的比容比奧氏體大，產(chǎn)生了一定的機(jī)械穩(wěn)定化作用，這也不利于貝氏體轉(zhuǎn)變的繼續(xù)進(jìn)行。至于轉(zhuǎn)變不完全性隨溫度升高而愈加顯著的原因，可能主要與溫度較高時(shí)使奧氏體與貝氏體間的自由能差減小，從而使相變驅(qū)動(dòng)力減小有關(guān)。同時(shí)也應(yīng)考慮到，轉(zhuǎn)變溫度愈高，將愈有利于碳原子的擴(kuò)散而形成更多的柯氏氣團(tuán)，從而增強(qiáng)未轉(zhuǎn)變奧氏體熱穩(wěn)定化傾向的作用。但應(yīng)指出，當(dāng)鋼的B_f點(diǎn)低于Ms點(diǎn)，亦即在Ms點(diǎn)以下仍可發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，隨等溫溫度降低，貝氏體的轉(zhuǎn)變量則愈來愈少。顯然，這是由于在Ms點(diǎn)以下大量馬氏體的形成所引起的機(jī)械穩(wěn)定化作用的結(jié)果。