1、试验用T10钢的成分见表1。选用粒状珠光体及片状珠光体两种原始组织,前者试样仅用780传统工艺淬火,而后者试样则用740、780、840、900四种淬火温度,随后进行机械性能检测试验。表1 T10钢的化学成分成分CSiMnPS含量1.026 %0.22%0.21%0.15%2.试样的热处理2.1预备热处理2.2.1正火 T10钢的ACm为800,正火温度约为ACm +3050,故取840。用下列经验公式计算加热时间: 公式中 T加热时间,min; a加热时间系数,min/mm,(碳钢取0.81.2 minmm-1); K装炉修正系数; D工件有效厚度,mm。正火工艺参数见表2,工艺曲线见图1。
2、表2 正火工艺参数工艺正火参数 加热温度/保温时间/min冷却方式正火炉84040空冷箱式炉温度T/时间t/min图1 正火工艺曲线正火后组织图见图2图2 正火后组织(400)2.1.2球化退火T10钢锻坯经10kw箱式电炉等温球化退火,在770 保温2 h,再冷到680,保温4小时,出炉空冷。机械加工后的机械性能、淬透性及金相试样,一部分按传统工艺热处理,以作对比。球化退火工艺参数见表2。球化退火工艺曲线见图3。图3球化退火工艺曲线球化退火后组织如图4所示图4 等温球化退火后组织(2.2最终热处理所有试样在箱式炉内进行最后热处理,等温球化退火试样淬火加热780,正火试样淬火加热分别为740、
3、780、840、900保温,用水淬火,200回火,然后磨加工到规定尺寸。每种工艺每个试验都取4个试样的平均值。最终热处理工艺参数见表3。用下列经验公式计算淬火加热时间: a加热时间系数,min/mm;碳钢取0.81.2 minmm-1表3 T10钢最终热处理工艺规范序号原始组织淬火加热温度/时间/min冷却介质淬火炉1片状珠光体74030水2780349005粒状珠光体片状珠光体在淬火后组织如图图5740淬火(780淬火(840淬火(900淬火(图5 片状珠光体在淬火后组织粒状珠光体淬火后组织如图6图 6 粒状珠光体淬火后组织3.性能试验方法 检测各零件的硬度及观察各个显微组织,在HR150A
4、型洛氏硬度计上测定其硬度值,在XJL02 型金相显微镜上拍摄显微组织照片及测晶粒度。其它机械性能试样断后也进行显微组织观察,并测了试样心部硬度。淬火后硬度、晶粒度和组织检测结果见表5。原 始组 织热处理规范硬度(HRC)金相组织P片74051细针状M+细板条M+Ar+碳化物7805284053针状M+Ar90050针状M+ ArP粒等温球化+780淬火52.5针状M +Ar三 结果分析1 组织分析 改变T10钢原始组织及奥氏体化温度,导致了马氏体组织结构发生变化。(1)当原始组织为片状珠光体时,在740、780加热未完全奥氏体化,奥氏体含碳量不高,得到细针状、细小板条状马氏体;在840、900
5、淬火后,碳完全融入奥氏体中,得到针状马氏体,且由于温度升高,得到的组织较740、780淬火后组织粗大;900在淬火时,温度过高,奥氏体晶粒粗大,晶界过热,所以淬火后晶粒更加粗大,晶界出现弱化现象,如图 5。(2)当原始组织为粒状珠光体时,780淬火后的马氏体形态为针状马氏体,其组织较均匀,如图6。4.2硬度分析 奥氏体化温度升高,奥氏体中碳含量增加,使硬度值有所增加,故740、780、840的硬度逐渐增加 ;900加热,Ar晶粒粗大淬火后得到组织硬度反而降低。四 结 论 综上所述,与传统球化退火工艺相比,片状珠光体淬火得到的组织硬度与其不同,在与传统工艺相同淬火温度得到的组织,硬度较传统工艺稍小,但在840下可得到硬度更大的组织。随温度增加,片状珠光体组织淬火后硬度逐渐增加,在840淬火时硬度达到最大,在900淬火会因为组织过于粗大而使硬度降低。
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