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复合热处理对CrWMn钢组织的影响

时间:2013-06-08 17:18:49  来源:  作者:

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内容摘要:摘要:研究了CrWMn钢经复合热处理后的组织变化。结果表明,采用790℃/680℃循环球化退火可代替常规等温球化退火,并能缩短球化退火周期,节约能源。采用高温固溶处理加790℃/680℃循环球化退火,可获得高弥散度碳化物,使CrWMn钢的最终组织得到改善,强韧性明显提高。复合热处理。wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

摘 要:研究了CrWMn钢经复合热处理后的组织变化。结果表明,采用790℃/680℃循环球化退火可代替常规等温球化退火,并能缩短球化退火周期,节约能源。采用高温固溶处理加790℃/680℃循环球化退火,可获得高弥散度碳化物,使CrWnMn钢的最终组织得到改善,强韧性明显提高。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
关键词:CrWMn钢;复合热处理;球化退火;显微组织 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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1 前言 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
CrWMn钢可用于制造各种形状复杂的冷挤压模和冲裁模,具有较高的淬透性,淬火和低温回火后具有较高的硬度和耐磨性。但经常规热处理后此钢易形成网状碳化物,在模具的受力部位形成开裂和剥落。模具的失效主要是由磨损、强度和韧性不足而造成的。本文拟通过适当的复合热处理来改善CrWMn钢的组织,提高其强度和韧性,以获得较好的综合性能。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
2 试验过程 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
试验用CrWMn钢为40mm棒材,为淬火+低温回火态,硬度58HRC。其主要化学成分见表1。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

表1 CrWMn钢的主要化学成分(质量分数) w(%) wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
元素CCrWMnSi 含量0.90~wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
1.050.90~wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
1.201.20~wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
1.600.8~wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
1.100.15~wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
0.35wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

对CrWMn钢的复合热处理分为两个步骤,一是预处理,二是淬火+低温回火。预处理工艺见图1。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

001.jpgwI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
图1 CrWMn钢预处理工艺 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
(a) 常规退火(b) 等温球化退火 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
(c) 循环球化退火(d) 高温固溶+循环球化退火wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

CrWMn钢经不同工艺预处理后,选择组织形态、分布较好的试样,在不同温度条件下进行淬火+低温回火的最终热处理,观察其组织形态与分布,测定硬度变化。最终热处理工艺见图2。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

002.jpgwI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
图2 CrWMn钢淬火+回火工艺wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

3 试验结果及分析 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图3为CrWMn钢经不同预处理工艺处理后的显微组织照片,CrWMn钢经常规退火后的硬度为180~190HB,经图1所示热处理工艺处理后为180~200HB。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

003.jpgwI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
图3 CrWMn钢预处理后组织 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
(a) 常规退火(b)等温球化退火(c) 循环球化退火(d) 固溶+循环球化退火wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

由图3可看出,经常规退火处理后的CrWMn钢组织中碳化物呈片状分布;经810℃等温球化退火处理后,碳化物呈不规则的颗粒状分布在铁素体基体上,分布不均匀;经790℃/680℃3次循环球化退火处理后,颗粒状碳化物尺寸变小,分布较为均匀;经1050℃固溶加790℃/680℃3次循环球化退火处理后,碳化物呈细小颗粒状析出且弥散程度高。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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从工艺上看,在获得相同硬度情况下,用790℃/680℃3次循环球化退火,不仅可代替830℃等温球化退火,而且能改善组织中碳化物的形态和分布、缩短球化退火时间,节约能源。这是因为循环球化退火在Ac1(750℃)以上加热保温过程中,片状珠光体中的碳化物从尖角处溶解破断,而在Ar1(710℃)以下保温过程中,在原片状碳化物的平面处析出颗粒状碳化物,从而加速了CrWMn钢球化过程的进行,改善了碳化物的形态和分布。在1050℃高温条件下,CrWMn钢中大量难溶的W、Cr等合金元素的碳化物溶入奥氏体中,经油淬后得到马氏体或下贝氏体组织,在随后进行的790℃/680℃循环球化退火过程中,则会弥散地析出点状的W、Cr的碳化物。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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因此,对于一般要求的CrWMn钢,采用790℃/680℃3次循环球化退火工艺,既可满足组织和硬度的要求,又能提高生产率,降低能耗;而对要求较高的可选用1050℃高温固溶加790℃/680℃3次循环球化退火的预处理工艺。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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图4为经1050℃固溶加790℃/680℃3次循环球化退火处理后,经不同温度油淬低温回火后的CrWMn钢的显微组织。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

004.jpgwI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
图4 CrWMn钢不同温度淬火+低温回火后组织 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
(a) 790℃淬火+200℃回火(b) 830℃淬火+200℃回火(c) 870℃淬火+200℃回火(d) 900℃淬火+200℃回火wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

结论 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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(1) 对CrWMn钢采用790℃/680℃ 3次循环球化替代常规退火、等温球化退火,不仅可以改善其组织状态和性能,而且还可以提高热处理生产率,降低能耗。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
(2) 1050℃固溶加790℃/680℃ 3次循环球化退火,可进一步改善CrWMn钢的组织状态分布,提高其性能。 wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
(3) 经1050℃固溶加790℃/680℃ 3次循环球化退火处理后,再经830℃油淬200℃回火处理,CrWMn钢组织均匀而细小,碳化物弥散程度高,其耐磨性和综合性能好。■ wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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作者简介:陈文华(1963—),男,硕士,讲师。主要研究方向为金属表面改性及金属材料焊接。联系电话:025-4892912(O) wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
作者单位:陈文华(南京航空航天大学,南京210016) wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
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参考文献: wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
[1]蒋修治译.模具钢热处理[J].模具技术,1994(1). wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
[2]蔡 繤等.低温快速球化处理[J].金属热处理,1992(4):8~11. wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE
[3]满 波.高碳钢和轴承钢的周期球化退火工艺[J].金属热处理,1993(6):43~44.wI3中国热处理技术网 — 热处理行业的超级智库 CHTE 最全的热处理技术信息网站 热处理技术网 CHTE

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