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D2鋼熱処理焼き入れ、焼き戻した後超冷処理は組織、性能への影響

  前言

  东莞市信展超冷科技有限公司からいくつかの問題を提起して、検討するつもりです。主な観点は:顧客は信展会社が述べた「D2鋼熱処理焼入れ、焼き戻した後、超冷処理する時、硬度アップ、変形に影響する原因は残留オーステナイト量多すぎと残留応力の釈放である」という観点が信じしていないことである。 この観点を論じるため、信展会社が9種類の例を処理してわれわれに送って、分析を実施していくつもりです
  一、基本理論
  上述の疑問について説明するために、公認された基本理論点を明確することが必要です。
  A 熱処理変化及び結果
  1.D2鋼材の金型例を挙げる。ある程度の加熱し、オーステナイト化後、焼き入れマルテンサイト冷却途中にオーステナイトからマルテンサイトに変化する。
超級冷却処理は上述不完全変化の継続です。(残ったオーステナイト化から焼き入れマルテンサイトに変化する。)
  2.その過程は体積に従って変化する。即ちオーステナイト比容(cm³/g)が小さい(0.1212+0.33%c)、マルテンサイトの方が大きい(0.1271+0.025%c)ので、オーステナイトからマルテンサイトに変化時に体積が膨張となる。
  3.全てのオーステナイトからマルテンサイトに変化時、必ず硬度はある程度の高くなる。原因は超級冷却処理は残留オーステナイトが出来るだけ焼きいれマルテンサイトに変化させる。だから、冷却処理後硬度が高くなるのは理解できることです。然し、その幅は超級冷却処理前の残留オーステナイト量によって違います。超級冷却処理後は焼く戻すことが必要なので、その時は焼き入れマルテンサイトから焼き戻しマルテンサイトに変更し、 もとの硬度が高くなるのは低くなる可能性がある。焼き戻し温度が高ければ(或いは回数が多ければ)硬度の下げる程度が明らかになる。
B 焼き入れ、焼き戻し工程及び変化 焼き入れ、焼き戻し加熱温度(及び保温時間、然し加熱温度は主要)は変化(組織変化)後に対してもらった性能に重要な影響がある、D2鋼材例を挙げる。
  1.焼き入れ加熱温度(オーステナイト温度)は焼き入れ後の硬度及び残留オーステナイト量は図1の曲線通りです。よって、D2鋼材は1020~1050°cで焼き入れ後、63~64HRC 硬度と14-23%の残留オーステナイトとなる。ですから、焼き入れ温度が高ければ、残留オーステナイト量は多くなる。
  2.焼入れの加熱温度が違うため、焼きいれた残留オーステナイト量も違う。そこで、 同じ焼き戻し温度で異なる硬度もある。それに、オーステナイト化程度(加熱温度)は高くなるによって、焼き戻すとき二次硬化効果が明かになる(写真2)
上記基本理論と試験結果、論争両方はが必ずお互いに共通点があって、後の相談の共通話題と標準がある。
  サンプル及び熱処理、超冷処理工程、硬度及び金相組織と晶碳化物ランク評価
  信展会社から提供された9例サンプル(150*100*20MM)の熱処理、超冷処理工程は下記のどおり:

结果分析
  1.使用された鋼材共晶碳化物不均等度の技術は標準要求に符合する
  2.表1硬度測定結果、三つの組9例のサンプル硬度は全て58.5+-0.5HRCの範囲以内、超冷後、硬度が明らかにアップした現象がなかった、その原因は何ですか?
  上記の基本理論から:超冷処理は焼き入れ、焼き戻し後まだ未転換の低硬度残留オーステナイトを高硬度の焼きいれマルテンサイトに転換することであると述べました。もちろん、この前提としては超冷処理前残留オーステナイトは一体どのくらい?それに、残留オーステナイト量は焼きいれ温度及び焼き戻し温度(及び回数)と関係がある。本例の9例サンプル中、下記二つの点はオーステナイト量が決められる要素である。:
  第一、低い焼き戻し温度(1020°c)を選択して、即ちオーステナイトの合金化程度が低くて、焼入れした後残留のオーステナイト量も多くない(约12~13%);
  第二、高温焼き戻し(500°C)、残っているオーステナイトはほとんどマルテンサイトに転換した。(500°C一次焼き戻し、残っているオーステナイトは冷却処理後3%ぐらいだけ残っていない。2~3回の焼き戻しを通して、残留のオーステナイト量はもっと少なくなる。だから、残留3%のオーステナイトは冷処理後全てマルテンサイトに転換しても、硬度の変化に影響も少ないである。
  もし、1050°Cで焼入れしたら、残っているオーステナイト量は23%に達する;もし、低い温度で焼戻したら(例:400°C以下)、残っているオーステナイト量多いの金型の硬度は高くない(约57~58HRC)、今は超冷処理したら、多いのオーステナイト量はマルテンサイトに転換して、硬度は高くなる現象が明らかに表現する。
  変形問題について
  機械部品、金型など放置と使う過程中、寸法差、変形、裂けて失効になるまでの状況が発生する可能である。これは熱処理後無安定組織まだ存在し、焼き戻しも不足し、あるいは機加工応力有効的に減られなくて、除去することができなかったのせいである。例えば、不安定の残っているオーステナイトは一定の外部条件では(温度、圧力など)焼入れマルテンサイトに転換して、体積効応のため、組織付加応力が発生する;焼入れマルテンサイトも不安定組織の一つであるので、もし適当な焼き戻しがなければ、脆い性が高くて、危険もとっても高いである。 だから、精密部品、金型の変形、超差、熱処理後残っているオーステナイト量が多くて、組織不安定はその原因の一つである。
  超冷処理後できれば残ってるオーステナイトを淬火マルテンサイトに転換して、マルテンサイトは焼き戻しを通じる、、これは超冷処理安定組織の有効的な一つの方法である。 もとろん、精密金型など部品は放置と使う過程中、寸法差、変形などが発生する可能である。オーステナイト残ってる量が多いのは組織不安定になる一つの原因である。鋼材の治金品質、例えば高碳高铬冷作金型刚共晶碳化物不均等に熱処理、超冷処理後残るオーステナイト量分布も影響が多い、これも変形に影響される原因である。
  結論:今回鋼材の検査から見ると、超冷処理後、硬度は明らかにアップした現象がなかった。原因としては、もともとの焼入れ温度が低くて、焼入れ後オーステナイト残る量が少なくて、それに、超冷処理前高温焼戻して、残ってるオーステナイト量が少なくになって、冷処理からオーステナイトも少なくなって、硬度に影響が少ないのである。
  超冷処理後硬度が高くなる前提は:超冷処理前残ってるオーステナイト量が多くて、それにオーステナイト量の多少と熱処理焼入れ、焼戻し工程の関係があること。
オーステナイト残りは不安定の組織である、組織の安定性に影響する可能性が存在している。マルテンサイトに転換する時、比容の変更によって、体積効応が発生しやすい、 寸法要求厳しい精密件なら、なるべくオーステナイトの量を減少する
華南理工大学機械工程学院
 
 
 
 
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