华南理工大学

D2钢热处理淬、回火后超冷处理对组织、性能影响

　　前言

　　东莞市信展超冷科技有限公司向我们提成一些问题进行探讨，其主要问题观点是：客人不相信信展表述的“D2钢热处理淬、回火后超冷处理时硬度会升高和变形是因残留奥氏体过多和残留应力释放所致”的说法。
　　为此信展自行处理了九种样品交我们进行分析，以求对上述疑问进行解答。检测分析
　　一、基本理论
　　为了阐明上述锁提成的疑问，有必要将一些已公认不争的基本理论要点给于明确。
　　A热处理相变及其后果
　　1.以D2钢模具为例，在加热到一定温度奥氏体化后淬火马氏冷却过程中将发生由奥体向淬火马氏体的相变。
超冷处理是上述相变不完全的继续（由残留奥氏体化向淬火马氏体转变）。
　　2.相变过程讲伴随体积效应，即奥氏体比容（cm³/g）较小（0.1212+0.33%c），而马氏体容较大（0.1271+0.025%c）造成由奥氏体向马氏体转变时体积膨胀。
　　3.凡是由奥氏体转变为淬火马氏体，硬度必然有一定的升高。因为超冷处理是使残留奥氏体尽量转变为淬火马氏体，因而冷处理后硬度爬升是可以理解的。但升高幅度则视超冷处理前残留奥氏体量的多少而不同。超冷处理后还必须回火，此时由淬火马氏体转变为回火马氏体，原来硬度爬升又可能降低。当回火温度越高（或次数越多），硬度降低越明显。B淬、回火工艺与相变淬、回火加热温度（及保温时间，但以加热温度为主）对相变（组织转变）后获得的性能有重要影响，以D2钢为列：
　　1.淬火加热温度（即奥氏体温度）对淬火后硬度和残余奥氏体量有如图1的关系曲线。可见D2刚常用的1020~1050°c淬火后可获得63~64HRC硬度和14~23%的残留奥氏体，淬火温度高，残留奥氏体量多。
　　2.由于淬火加热温度不同，淬火后残留奥氏体量也不同，因而在相同回火温度下可以有不同的硬度；而且随奥氏体化程度（加热温度）的升高，回火时二次硬化效果明显（图2）。
　　对以上基本理论与实验结果，争论双方必有共同点之后才有讨论的共同语言与标准。
　　二、样品及热处理、超冷处理工艺、硬度及金相组织和共晶碳化物评级
　　信展公司提供的9种样品（150*100*20MM）其热处理，超冷处理工艺如下表：