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钢件淬火热处理时效变形的一般规律

文章出处:优德88手机版热处理责任编辑:优德88官方网站登录小许查看手机网址
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人气:-发表时间:2017-03-04 09:00【

淬火钢件的时效变形,主要是由于淬火组织趋于稳定化(即M→M回化或T回化引起体积(-),A残→M回或B化引起体积(+)),以及应力状态的稳定化(淬火拉应力的消除(-),压应力的消除(+))所引起的。而钢的淬火组织和应力状态,又取决于淬火的冷却速度和回火温度。因此,淬火钢件的时效变形倾向,主要取决于淬火时的冷却速度和随后的回火温度(或钢件在使用或放置的温度)。油中淬火和水中淬火的冷却速度不同,因而产生符号不同的时效变形。

膨胀是由于奥氏体的分解(或淬火压应力的消除)引起的;收缩则是由于马氏体的分解(或淬火拉应力的消除)所致。对于高碳钢来说,由于马氏体中含碳量高,因而马氏体分解析出碳化物所引起的收缩,大于因奥氏体分解所引起的膨胀,故结果显现出收缩。钢件经水中淬火后,所产生的时效变形与油中淬火钢的时效变形不同。中碳钢与高碳钢的时效变形均呈现出收缩倾向。因为水中淬火后,钢中具有较少的残余奥氏体。而油中冷却时,则残余奥氏体量相对的较多。残余奥氏体少,则分解转变而产生的膨胀量也比较小,并且小于因马氏体分解而产生的收缩量,所以钢件呈收缩倾向。

对0.19%的碳钢而言,常温放置时呈现膨胀的时效变形,其他钢则呈现收缩的时效变形。同时,淬火温度的高低不同,其变形量亦有很大差异。如1.06%碳钢,770℃淬火后的常温时效变形最小,随淬火温度的升高,时效变形量也增大。这一倾向,从室温一直延续到200℃温度,而在250℃温度下,则其收缩的时效变形显著减小,并随淬火温度的升高而越加显著。

从室温到250℃的加热所呈现的时效变形,是由于马氏体析出碳化物形成回火马氏体引起收缩和残余奥氏体分解转变为回火马氏体引起膨胀,二者综合作用的结果。

回火后钢件所产生的时效变形,主要取决于回火温度。当回火温度较低时,如在150℃的温度下,由于残余奥氏体尚处于较稳定状态,因此在低温回火后,由马氏体中析出碳化物,故引起收缩的时效变形。如果经较高温度回火后,则不稳定的马氏体已在较低温度分解成回火马氏体或贝氏体,达到了较稳定状态,在较高温度下残余奥氏体进一步发生分解,将造成体积膨胀,从而形成涨大的时效变形。回火温度再度升高时,当残余奥氏体分解完毕后,则可以不必考虑时效变形了。即超过300℃以上回火的普通碳钢,不再产生时效变形。

对于具有二次硬化的合金钢,如高碳高铬钢和高速钢,在550~600℃的温度回火时,在其回火的冷却过程中,残余奥氏体仍进一步分解转变成回火马氏体,从而引起体积的膨胀,即显现膨胀的时效变形。但在常温或较低温度下,也呈现收缩的时效变形。一般认为,高速钢的淬火组织经回火后产生的回火马氏体,在550℃左右的温度下处于介稳状态,则不显现收缩的时效变形。

对于时效硬化钢而言,主要是借微粒质点的析出硬化,所以它的时效变形总是收缩的,而不呈现膨胀现象。

经零下冷处理的钢件,由于残余奥氏体转变为马氏体而引起膨胀现象。若继续在常温放置时,则引起钢中淬火马氏体的分解,而呈现收缩的时效变形。由于零下冷处理可促使残余奥氏体接近全部转变,所以处理后的钢,在放置和使用过程中产生的时效变形总是有收缩的倾向,而不显现膨胀。

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