淺談合金滲碳鋼帶狀組織

1、2820Q5N03特鋼技術(shù)2005年第3期淺談合金滲碳鋼帶狀組織肖楊攀鋼集團(tuán)四川長(zhǎng)城特殊鋼股份有限公司摘要本文介紹了高淬透性滲碳鋼12Cr2Ni4A帶狀組織的形成原因，弄清了帶狀的實(shí)質(zhì)，給出了控制其帶狀級(jí)別的行之有效的方法。關(guān)鍵詞合金滲碳鋼帶狀組織一次帶狀二次帶狀DiscussiononBandedStructureofCarburizingAlloySteelXiaong刪gckngSpecialSteelCompany，Pangan

2、gCroupAbstractThisprintroduced琥e∞on／ortheformaionofcaed6口，d~ttttCtl12“eofhighhardenabilitycarburizingsteel12Cr2Ni4A，madeitclearwhat￡7banding∞。gang帆efectivemethodforcontrollingbandingstructure’sgrade，Key舢carburizingsted，b

3、andedstructure，尸r口rybanding，Secondnarybanding引言12Cr2Ni4A鋼經(jīng)滲碳并淬火回火后，不但表面有很高的強(qiáng)度，而且心部強(qiáng)度和韌塑性配合得很好。一般來(lái)說(shuō)，此鋼滲碳層中殘余奧氏體較多。滲過(guò)碳的零件在加熱到830℃～850c【=并于260c【=～330c【=的硝鹽中冷卻，隨后加熱到500~C均熱約lh后油冷，這種處理能有效地改善滲碳層組織，其變形量也較小。等溫淬火和降溫處理也能得到很好的滲層組織和

4、心部性能。該鋼適宜焊接(焊后應(yīng)退火)；切削mv性約50％，此鋼有回火脆性和形成白點(diǎn)的傾向。此鋼淬透性好，通常用于制造負(fù)荷較高而叉要求有良好韌性的重要零件如齒輪、軸等零件。但低滲碳鋼的帶狀組織又是其質(zhì)量檢驗(yàn)的重要項(xiàng)目之一，它的條帶組織影響滲碳效果，造成組織不均。鑒于此，該鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求退火狀態(tài)下帶狀組織≤2O級(jí)，因此，需要弄清帶狀組織產(chǎn)生的原因、實(shí)質(zhì)，從而有效地控制其級(jí)別，提高鋼材的合格率。1產(chǎn)生帶狀組織的原因、實(shí)質(zhì)眾所周知，若鋼在鑄態(tài)下

5、存在嚴(yán)重的夾雜物偏析或熱變形加工時(shí)的溫度過(guò)低，則在鋼中常出現(xiàn)沿變形方向呈帶狀或?qū)訝罘植嫉娘@微組織，即帶狀組織。鋼的帶狀組織由枝晶偏析引起的一次帶狀即原始帶狀，而固態(tài)相變產(chǎn)生的顯微組織帶狀即二次帶狀，只有在一次帶狀的基礎(chǔ)上才能形成二次帶狀。實(shí)際上，我們一般所觀察到的帶狀組織系熱加工后的冷卻過(guò)程中高溫奧氏體沿加工方向延伸的原始枝晶偏析基礎(chǔ)上相變形成的二次帶狀，并可以通過(guò)熱處理來(lái)改變的。帶狀組織的概念對(duì)不同的鋼材有不同的含義，對(duì)低碳合金滲碳鋼

6、而言，一般均指組織帶狀。不同的資料對(duì)組織帶狀的區(qū)別做了如下陳述：帶狀組織是經(jīng)過(guò)熱加工后，低碳結(jié)構(gòu)鋼顯微組織中鐵素體和珠光體沿加工方向平移，呈層狀分布的條帶組織；而在亞共析鋼中則是在枝晶偏析的晶軸和晶軸之問，在壓力加工過(guò)程中延伸呈條帶狀，冷卻后即形成鐵素體較多和珠光體較多的條帶相間的帶狀組織；亞共析鋼中的帶狀組織是鋼錠在凝固過(guò)程中形成的枝晶偏析(如硫、磷及合金元素的偏析)在加熱過(guò)程時(shí)延伸，呈鐵素體和珠光體交替的條帶。以上三種定義均近似概括

7、了低碳結(jié)構(gòu)鋼帶狀組織是與枝晶偏析相關(guān)的鐵素體和珠光體條帶。同時(shí)，原始帶狀的寬形成的兩個(gè)重要因素。聯(lián)系人：肖楊助理工程師四川江油(621701)攀鋼集團(tuán)四川l乇城特殊鋼股份有限公司技術(shù)中心電話：(0816)364842o維普資訊第1O卷第3期總第4期SPECLSrEELTECHNOLOGYVo110No3sⅢn4429I●I_、fl～if0ll’t’51101O010001000010000時(shí)間／；圖I12Cr2Ni4A鋼過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲

8、線F／g1Transformationcttrt)eofsupercooledausteniteofsteel12Cr2Ni4A更高的溫度)，使其奧氏體化。由于加熱溫度和保溫時(shí)間的不同，奧氏體的均勻程度(過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性程度)也不同。該鋼淬透性好，過(guò)冷奧氏體很穩(wěn)定(參照?qǐng)Dl12Cr2Ni4A鋼過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線)。根據(jù)該曲線可以看到，加熱到奧氏體化的鋼，在冷卻過(guò)程中，不同的冷卻速度降得到不同的組織，有利于碳及合金元素的擴(kuò)散：使先共析鐵

9、素體充分析出的冷速，將促進(jìn)組織帶狀；而能形成含碳量在一定范圍內(nèi)的粒狀貝氏體和馬氏體的快速冷卻就使組織帶狀的級(jí)別降低。2結(jié)論(1)供貨狀態(tài)下觀察到的帶狀組織一般是二次帶狀，即熱加工后冷卻過(guò)程中高溫奧氏體沿加工方向延伸的原始枝晶偏析基礎(chǔ)上相變形成的。(2)為保證供貨狀態(tài)(熱軋材)的帶狀合格，鋼材熱加工終加工溫度要足夠高。熱加工后應(yīng)空冷到Acl以下再緩冷，如退火狀態(tài)交貨，退火溫度應(yīng)低于Ac1(3)熱處理可以改變二次帶狀，對(duì)帶狀級(jí)別高的鋼材，只

10、要重新采用正火和Acl以下溫度的回火就可降低帶狀級(jí)別。從組織轉(zhuǎn)變角度可進(jìn)一步認(rèn)識(shí)二次帶狀的成因。將12Cr2Ni4A鋼加熱到Ac3上30℃～50℃(或(收件日期2005—6—17)參考文獻(xiàn)1宋準(zhǔn)錫金屬學(xué)與熱處理[M]北京：冶金工業(yè)出版社2首鋼特鋼公司特鋼通訊[J]1984保護(hù)性氣體下的電渣重熔50％以上的電渣重熔是在套模并采用更換電極的方式來(lái)完成，但目前還不能100％地保證隔離空氣并靈活有效地控制渣上氣氛。INTECO公司最近開發(fā)了一套

11、以生產(chǎn)低鋁、硅含量的超純合金的設(shè)備。該設(shè)備采用套裝短模，以及多個(gè)電極的自動(dòng)更換系統(tǒng)，用于生產(chǎn)長(zhǎng)度超過(guò)4米的鋼錠。其主要特性和技術(shù)數(shù)據(jù)是：最大錠子：500毫米，最大錠長(zhǎng)：4000毫米，最大電極長(zhǎng)：2000毫米，變壓器功率為l5千安，3O～90VAC。該設(shè)備的上部是一個(gè)盒狀密罩，里面充滿保護(hù)性氣體。套模及電極升降處保持良好密封，以嚴(yán)格控制熔池上方及電極周圍的氣氛，避免了氧化鐵的形成及渣的氧化。向上移動(dòng)電極和簡(jiǎn)罩，將殘余電極取下?lián)Q上新電極，然

12、后下移并蓋好密罩，完全自動(dòng)更換完電極大約需要6o秒。隨后重新吹人氬氣或氮?dú)庖员銓⒔亓舻目諝馀湃?，然后重熔繼續(xù)進(jìn)行。下部有一個(gè)鋼錠車，裝在可自由升降的底座上，并隨鋼錠生長(zhǎng)而下降。鋼錠車能快速移開成品鋼錠，以提高設(shè)備的生產(chǎn)率。這套系統(tǒng)靠一個(gè)無(wú)鐵芯變壓器供電，它能持續(xù)不斷地調(diào)整負(fù)荷端電壓，其中的高流線圈是一種改進(jìn)的并聯(lián)形式，以減少爐子阻抗。在生產(chǎn)高質(zhì)量且具偏析特性的鋼種和超級(jí)合金時(shí)，這種新式設(shè)計(jì)顯示了其高效與可靠性。迄今為止，保護(hù)氣氛下的電渣