影响奥氏体形成速度的因素及降低对策

2023-04-06 16:20:58 利曼中国

影响奥氏体形成速度的因素

1. 加热温度

随加热温度的提高，原子扩散速率急剧加快，使得奥氏体化速度大大增加，形成所需时间缩短。

2. 加热速度

加热速度越快，孕育期缩短，奥氏体开始转变的温度和转变终了的温度越高，转变终了所需的时间越短。

3. 合金元素及钢的化学成分

在一定的含碳量范围内，奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大。C%高，C在奥氏体中的扩散速度以及Fe的自扩散速度均增加，奥氏体晶粒长大倾向增加，但C%超过一定量时，由于形成Fe3CII，阻碍奥氏体晶粒长大。

钢中加入钛、钒、铌、锆、铝等元素，有利于得到本质细晶粒钢，因为碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍晶粒长大。

锰和磷促进晶粒长大。强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb等熔点较高，它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大；非碳化物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。

钴、镍等加快奥氏体化过程；

铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程；

硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。

由于合金元素的扩散速度比碳慢得多，所以合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长。

4. 原始组织

原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快，且渗碳体间距越小，转变速度越快，同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大，所以长大速度更快。球化退火态的粒状珠光体，其相界面较少，因此奥氏体化慢。

影响奥氏体晶粒长大的因素：

a. 加热温度和保温时间

由于奥氏体晶粒长大与原子扩散有密切关系，所以随着温度愈高，或在一定温度下，保温时间越长，奥氏体晶粒也越粗大。

b. 加热速度加热温度相同时，加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率的增加大于长大速度，使奥氏体晶粒越细小。生产上常采用快速加热短时保温工艺来获得超细化晶粒。

生产过程中降低残余奥氏体的对策

1. 降低残留奥氏体对策

一般热处理工艺淬火后开展马氏体变化，与此同时难以避免还会发生残留奥氏体。要清除或控制残留奥氏体，关键有下列几类方式：

（1）提升冷处理。冷处理是淬火得持续其本质是减少制冷终止温度，使残留奥氏体进一步转换为马氏体。这在GCr15的柱塞偶件中普遍应用，是促进残留奥氏体变化的有效的方式。一般残留奥氏体控制在10%之内。

（2）用马氏体淬火替代马氏体淬火，即提升淬火终止温度，一般在Ms点周边等温过程，使反应转化成金相组织和渗碳体产生的纤维状下马氏体的类均衡机构，因不开展马氏体变化，而降低残留奥氏体。

（3）热处理方法主要参数调节：①高碳钢渗碳时控制碳势，控制表层碳成分，控制氮碳化学物质及渗碳体等级，进而控制残留奥氏体。②减少奥氏体化淬火温度，淬火后马上回火，也可降低残留奥氏体的成分。③提升回火温度。可让钢中残留奥氏体变化为马氏体或溶解，进而降低残留奥氏体。小于200℃回火，钢中残留奥氏体不溶解。历经200～300℃回火，钢中残留奥氏体逐渐转化为下马氏体。高过300℃回火，钢中残留奥氏体彻底溶解。在高速钢560℃回火制冷时一部分残留奥氏体产生马氏体变化，提高硬度，降低残留奥氏体。

（4）碳氮共渗时，氨气及碳氮化合物造成残留奥氏体增加。选用渗碳+淬火加工工艺替代碳氮共渗淬火，历经冷处理后可使在500倍高倍放大镜下人眼观测不上，残留奥氏体基本上低于10%或5%。

2. 生产制造应用

在实际生产制造中，应用于CB18、CPN2.2-0401挺圆柱体、滚轴轴套渗淬后残留奥氏体的控制。根据控制氛围，氨气进入量由40～80L/h,调节至20L/h；丙烷控制在200L/h，控制降低表层氮碳化学物质及渗碳体。减少淬火温度：由850℃调节至820～830℃，提升冷处理，回火温度由180℃提升到200℃等一系列加工工艺主要参数调节对策，使结果大幅改进，控制残留奥氏体低于10%，做到技术标准。

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