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实际生产中钢件的热处理大都是采用连续加热的方法,在连续加热的情况下,通过实验表明连续加热时奥氏体的形成与等温形成的规律基本相同,但是也有其特点,主要表现在以下几方面:
(1)  连续加热时的加热速度改变了Ac1Ac3Acm点的位置,通常是随着加热速度的增大而提高,特别是Ac3点提高得更明显。
(2)  连续加热时奥氏体是在一个温度范围内形成的,而且随着加热速度的增大,形成温度增高,形成温度范围加大。
(3)  钢中的原始组织对连续加热时的奥氏体形成有很大影响,原始组织中分散度越小,特别是有大块自由铁素体或渗碳体存在时,奥氏体的均匀化将移向高温。
奥氏体晶粒长大及其控制
  奥氏体的晶粒大小影响其转变产物的组织和性能,晶粒细化可以提高钢的强度和韧性,所以研究奥氏体晶粒长大问题,具有重要的实际意义。
(1)  奥氏体晶粒度的概念
  根据奥氏体形成过程和晶粒长大情况,奥氏体晶粒度可分为:起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。
  起始晶粒度是指珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的奥氏体晶粒度,一般情况是,奥氏体起始晶粒度比较细小,在继续加热或保温时将要长大。
  实际晶粒度是指钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒度。它的大小直接影响钢件的性能。实际晶粒一般总比起始晶粒大,因为热处理生产中,通常都有一个升温和保温阶段,在这段时间内晶粒有了不同程度的长大。
  在不同牌号的钢中,奥氏体晶粒长大的倾向不同,有些钢的奥氏体晶粒随着加热温度的升高会迅速长大,而有些钢的奥氏体晶粒则不容易长大。我们可以将钢的奥氏体晶粒长大倾向分为二类,即本质细晶粒钢和本质粗晶粒钢。这二类钢的区别是:在一定的温度范围内,本质粗晶粒钢的奥氏体晶粒随着温度的升高而不断长大,也就是说晶粒长大的倾向性大;而本质细晶粒钢随着温度的升高奥氏体晶粒长大的倾向性小。“本质晶粒度”不是晶粒大小的实际度量,而是表示在规定的条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低。
  在工业生产中,一般用铝脱氧的钢大都是本质细晶粒钢,只用硅猛脱氧的钢为本质粗晶粒钢。沸腾钢一般都为本质粗晶粒钢,镇静钢一般都为本质细晶粒钢,需要热处理的工件一般都采用本质细晶粒钢。
(2)  奥氏体晶粒长大及其影响因素
  在高温下奥氏体晶粒长大是一个自发过程,实际上奥氏体晶粒长大基本上是一个晶界迁移过程,所以,一切影响奥氏体晶界迁移的因素,都能影响奥氏体晶粒的长大。
  奥氏体化温度越高,晶粒长大越明显,当晶粒长大到一定程度后,即使继续延长保温时间,奥氏体晶粒不会再有明显的长大,如图8-17所示。奥氏体晶粒大小与以后的冷却速度无关。
  随着钢中含碳量的增加,奥氏体晶粒长大倾向也增大,但是当碳含量超过某一限度时,奥氏体晶粒反而细小,这是因为碳含量超过超过某一限度时,出现未溶渗碳体,渗碳体可以
阻止晶界的迁移,所以晶粒反而长得慢,奥氏体实际晶粒较细小。
  钢中加入合金元素也影响奥氏体晶粒长大。凡是产生稳定碳化物的元素(如钛、钒、铌、钨、钼、铬等),产生不溶于奥氏体的氧化物及氮化物的元素(如铝),都会阻碍奥氏体晶粒长大。而锰、磷则有加速奥氏体晶粒长大的倾向。在目前工业生产中,铝是广泛用来控制奥氏体晶粒度的元素,用铝脱氧的钢中存在着高熔点的AIN质点,阻碍奥氏体晶界的移动,从而细化了晶粒。一般钢中残余铝含量约0.02~0.04%可以获得本质细晶粒钢。
  总之,合金元素对奥氏体晶粒长大作用的影响如下:
  强烈阻止晶粒长大的元素有AITiZrV
  能够阻止晶粒长大的元素有WMoCr
  阻止晶粒长大作用较弱的元素有SiNiCu
  促进晶粒长大的元素有Mn(指高碳情况),PC(指溶入奥氏体中的情况)。
(3)  控制奥氏体晶粒长大和细化晶粒的措施
1) 合理选择加热温度和加热时间加热
  加热温度高一些,奥氏体形成速度就快一些。温度越高,奥氏体长大倾向性越大,实际晶粒就越粗。保温时,随着保温时间的延长也出现奥氏体晶粒长大,但是,加热温度对晶粒长大的影响要比保温时间的影响显著得多,故加热温度的合理选择十分重要。
  合金钢的奥氏体形成和均匀化所需的时间比碳钢长,所以合金钢一般需要较长的加热时间。
2) 合理选择钢的原始组织
  钢的原始组织对奥氏体晶粒长大有影响,一般情况下,片状珠光体比粒状珠光体容易过热,因为片状碳化物溶解快,转变为奥氏体的速度快,奥氏体形成后,就较早地开始长大,所以,在生产中对于轴承钢、工具钢等要求其原始组织为粒状珠光体,原因之一就是这种组织不易过热。
3) 加入一定量的合金元素
  晶粒长大是通过晶界原子的移动来实现的,因此,可以通过加入某些合金元素来限制和推迟晶粒的长大。
  其一是加入的合金元素在钢中形成弥散的化合物,如碳化物、氮化物、氧化物等等,这些弥散的化合物对晶界的迁移起到机械阻碍作用,阻碍了晶粒的长大。不过,这些化合物一旦被溶解后,阻碍作用就消失,晶粒将迅速长大,这时晶粒长大的速度甚至比本质粗晶粒钢还大,工件经热加工(轧制、锻造、铸造、焊接等)以后晶粒容易粗大,使其机械性能降低,同时对最终热处理亿 将带来不利影响,为此,可通过重结晶来细化晶粒,例如对于有粗大晶粒的亚共析钢工件,可以用完全退火(或正火)来细化晶粒。
钢的加热缺陷(含有轧制加热)及其防止措施
(1)  欠热、过热及过烧
  钢在加热过程中出现的欠热、过热及过烧等缺陷主要是由于炉温仪表不准或失灵,以及装炉方法不当,炉温不均匀等原因造成的。
  所谓欠热,即亚共析钢的淬火组织中出现铁素体,从而造成淬火钢的应答不足;对于过共析钢淬火组织中有较多的未溶碳化物。所谓过热,即钢在加热时奥氏体晶粒的粗化,淬火后得到粗大的马氏体,使工件变脆。而过烧则是不仅发生了奥氏体晶粒的剧烈粗化,而且还有晶界的氧化,甚至晶界融化,造成工件报废。
  为了防止这些缺陷的产生,应该经常检验测温仪表,并采用正确的加热规范和装炉方法。如果钢件在加热时一旦产生欠热或过热时,可将钢件进行一次退火或正火,然后再重新淬火。
(2)  氧化、脱碳
  氧化,是指钢的表面与加热介质中的氧、氧化性气体、氧化性杂质相互作用形成氧化铁的过程。由于氧化铁皮的形成,将使工件的尺寸减小,表面光洁度降低,还会严重影响淬火时的冷却速度,造成软点或硬度不足。钢的氧化虽然是化学反应,但在钢的表面形成氧化膜后,氧化速度便主要取决于氧和铁原子通过氧化膜的扩散速度。随着温度的升高,原子扩散速度增大,钢的氧化速度便急剧地增大,特别是在600℃以上时,所形成的氧化膜是以FeO为主,它是不致密的,氧和铁原子容易通过这一氧化膜而透入内部,是氧化膜越来越厚;而在600℃以下时,氧化膜则由比较致密的Fe3O4所构成,所以氧化的速度比较缓慢。
  脱碳,是指钢的表层中的碳被氧化,是表层含碳量降低。加热温度越高,钢的含碳量越高(特别是含有较多的硅、钼及铝等元素时),钢就更容易脱碳,由于碳的扩散速度较快,所以钢的脱碳速度总是大于其氧化速度,在钢的氧化层下面,通常总是存在着一定厚度的脱碳层。由于脱碳是
钢的表层含碳量下降,导致工件淬火后表层硬度不足,疲劳强度下降,而且还容易在钢件的表面形成表面裂纹。
  为了防止氧化、脱碳,可根据工件的要求和实际情况,采用保护气氛加热、真空加热、以及用表面涂料包装加热等   
 
 
 
 
 
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