T10碳素工具鋼論文初稿

1、1 緒論1.1 t10鋼的用途t10碳素工具鋼,強度及耐磨性均較t8和t9高，但熱硬性低,淬透性不高且淬火變形大，晶粒細(xì)，在淬火加熱時不易過熱，仍能保持細(xì)晶粒組織，淬火后鋼中有未溶的過剩碳化物，所以耐磨性高，用于制造具有鋒利刀口和有少許韌性的工具。適于制造切削條件較差、耐磨性要求較高且不受突然和劇烈沖擊振動而需要一定的韌性及具有鋒利刃口的各種工具，也可用作不受較大沖擊的耐磨零件。t10是最常見的一種碳素工具鋼，韌度適中，生產(chǎn)成本低，經(jīng)熱處理后硬度能達(dá)到60hrc以上，但是，此鋼淬透性低，且耐熱性差（250），在淬火加熱時不易過熱，仍保持細(xì)晶粒。韌性尚可，強度及耐磨性均較t7-t9高些，但熱硬性

2、低，淬透性仍然不高，淬火變形大1。t10鋼應(yīng)用較廣，適于制造切削條件較差、耐磨性要求較高且不受突然和劇烈沖擊振動而需要一定的韌性及具有鋒利刃口的各種工具，如車刀、刨刀、鉆頭、絲錐、擴孔刀具、螺絲板牙、銑刀手鋸鋸條、還可以制作冷鐓模、沖模、拉絲模、鋁合金用冷擠壓凹模、紙品下料模、塑料成型模具、小尺寸冷切邊模及沖孔模，低精度而形狀簡單的量具（如卡板等），也可用作不受較大沖擊的耐磨零件等。1.2 t10鋼的化學(xué)成分及物理性能表（1） t10鋼的化學(xué)成分2元素csimnps含量/%1.040.240.330.110.0071碳。碳是決定鋼材性能的最重要元素。碳對鋼材性能的影響如圖（1）所示：當(dāng)鋼中含碳

3、量在0.8%以下時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低；但當(dāng)含碳量在1.0%以上時，隨著含碳量的增加，鋼材的強度反而下降3。隨著含碳量的增加，鋼材的焊接性能變差（含碳量大于0.3%的鋼材，可焊性顯著下降），冷脆性和時效敏感性增大，耐大氣銹蝕性下降。 圖（1）含碳量對碳素鋼性能的影響4抗拉強度；沖擊韌性；伸長率；斷面收縮率；hb硬度。一般工程所用碳素鋼均為低碳鋼，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金鋼，其含碳量小于0.52%。2硅。硅是作為脫氧劑而殘留于鋼中，是鋼中的有益元素。硅含量較低（小于1.0%）時，能提高鋼材的強度和硬度以及耐蝕性，而對塑性和韌性無明顯影響。但當(dāng)硅

4、含量超過1.0%時，將顯著降低鋼材的塑性和韌性，增大冷脆性實效敏感性，并降低可焊性。3錳。錳是煉鋼時用來脫氧去硫而殘留于鋼中的，是鋼中的有益元素。錳具有很強的脫氧去硫能力，能消除或減輕氧、硫所引起的熱脆性，大大改善鋼材的熱加工性能，同時能提高鋼材的強度和硬度，但塑性和韌性略有降低。但鋼材中含錳量太高，則會降低鋼材的塑性、韌性和可焊性。錳是我國低合金結(jié)構(gòu)鋼中的主要合金元素。4磷。磷是鋼中很有害的元素。隨著磷含量的增加，鋼材的強度、屈強比、硬度均提高，而塑性和韌性顯著降低。特別是溫度愈低，對塑性和韌性的影響愈大，顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材的可焊性顯著降低。但磷可提高鋼材的耐磨性和耐蝕性，故在

5、經(jīng)過合理的冶金工藝之后，低合金鋼中也將磷可配合其他元素作為合金元素使用。5硫。硫是鋼中很有害的元素。硫的存在會加大鋼材的熱脆性，降低鋼材的各種機械性能，也使鋼材的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。為消除硫的這些危害，可在鋼中加入適量的錳。1.3 鋼的球化退火原理 球化退火是使鋼中片狀碳化物通過退火成為球狀，主要用于共析或過共析成分的鋼，目的在于降低硬度、改善切削加工性及降低淬火易開裂性等5。由熱力學(xué)原理可知，鋼中碳化物從片狀轉(zhuǎn)化為球狀，是表面積減少的過程，也是能量降低的過程，因此，片狀碳化物具有自發(fā)進(jìn)行球化和聚集長大的傾向。在加熱到以上不高的溫度保溫時，片狀碳化物(cem)溶斷成質(zhì)

6、點，在隨后的緩慢冷卻過程中碳吸附其上，并逐漸長大成顆粒狀的球化組織，這就是碳化物的球化過程，但這個過程需要相當(dāng)長的時間從片狀碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钐蓟?，?jīng)過了碳化物的粒化和球化這兩個過程在加熱過程中實現(xiàn)了碳化物的?；^程，即片狀碳化物細(xì)小粒狀碳化物的轉(zhuǎn)變過程，它是以界面能的減少及p(片狀珠光體)向轉(zhuǎn)變的相變?yōu)轵?qū)動力，使片狀碳化物斷開、尖角溶解，從而成為細(xì)小的碳化物質(zhì)點分布在成分不均勻的晶內(nèi)；在冷卻過程中實現(xiàn)了碳化物的球化過程，即粒狀碳化物向球狀碳化物的轉(zhuǎn)變過程，以未溶碳化物質(zhì)點為晶核，過冷奧氏體分解出的碳化物沉積在碳化物質(zhì)點的表面上，而且優(yōu)先沉積在碳化物表面的凹陷處和表面曲率半徑大的部位，從而使碳

7、化物逐漸趨于球狀6。1.4 原始組織對球化退火的影響 由相變熱力學(xué)理論可知，在球化退火過程中，碳化物由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钍且粋€能量降低的過程。當(dāng)原始組織的片狀珠光體愈細(xì)小時，其片狀碳化物的相界面積愈大，界面能愈高。故碳化物球化的驅(qū)動力愈大，即球化的傾向性愈大，因而球化率愈高此外，由于細(xì)片狀珠光體在奧氏體化加熱時，碳化物片的溶解速度較快，因而使碳化物片在較低的加熱溫度和較短的保溫時間內(nèi)就可以溶解并球化7。因此噴水冷卻所得到的細(xì)狀珠光體組織，即使采用730*1h這種較低的奧氏體化溫度和較短時間的球化退火工藝也能夠完全球化而砂冷和空冷式樣在這種退火條件下只能部分球化，想要完全球化則需要采用較高加熱溫度和

8、較長時間的球化退火工藝。因此，細(xì)化原始珠光體組織，對于提高球化退火時的碳化物球化率的效果是極為顯著的。但是，細(xì)片狀珠光體原始組織的t10鋼工件在較高溫度下長時間加熱的球化退火過程中，由于大量碳化物的溶解以及球化核心的減少，同時也由于奧氏體晶粒的長大而形成片狀珠光體8。由球化退火過程中碳化物的球化機理可知，粒狀珠光體的形成，關(guān)鍵在于奧氏體化的狀態(tài)，即在奧氏體中保留大量未溶的碳化物顆粒以及存在奧氏體的碳濃度不均勻性。這樣才能使碳化物均勻彌散地析出并球化。從而形成粒狀珠光體9。當(dāng)原始組織的珠光體愈細(xì)小時，則在奧氏體化過程中溶解后的碳化物顆粒愈多。同時奧氏體晶粒內(nèi)的化學(xué)成分愈不均勻，因而使碳化物的球化

9、核心愈多。球化退火后的碳化物粒度愈細(xì)小、分布愈均勻10。1.5 t10鋼的研究現(xiàn)狀介于t10鋼的廣泛應(yīng)用，大多數(shù)高校，科研院所，工廠都有關(guān)于t10鋼的研究。2000年，席慧智、楊世偉等人研究了t10鋼低溫鹽浴滲鉻工藝，使得在860一下對t10鋼進(jìn)行鹽浴滲鉻，并獲得較厚的滲鉻層滲層表面硬度可達(dá)13001500hv，表面鉻濃度在65%81范圍內(nèi)11。2003年，太原理工大學(xué)的池成忠、袁慶龍等人用雙輝等離子滲金屬技術(shù)，在880900 溫度下，對t10鋼進(jìn)行了表面滲鉻試驗，分析了滲鉻改性層的表觀形貌和相結(jié)構(gòu)，測量了滲鉻改性層的成分.結(jié)果表明，在880900 溫度下，對t10鋼進(jìn)行雙輝等離子滲鉻，可得到

10、鉻沉積層、鉻滲鍍層等形式的滲鉻改性層.通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，可對滲鉻改性層形式進(jìn)行控制12。2006年，張勇、劉清梅等人采用功率超聲對t10鋼的凝固過程進(jìn)行處理，分析了功率超聲對t10鋼凝固組織和凝固冷卻曲線的影響，并在此基礎(chǔ)上探索了超聲空化和聲流效應(yīng)對t10鋼凝固過程的作用機理.結(jié)果表明，功率超聲能夠細(xì)化t10鋼凝固組織、縮短凝固時間、降低凝固開始溫度，超聲波功率為700w時得到均勻細(xì)小的等軸晶13。2009年，桂林電子科技大學(xué)，鄭英，高原采用雙輝等離子滲鉻技術(shù)，首先在560對t10鋼進(jìn)行不同時間的滲鉻，再對已滲鉻試樣進(jìn)行4h離子氮化，研究了該工藝對滲鍍鉻層硬化效果的影響14。1.6 本課題的研

11、究目的意義t10鋼作為一種常用的工具鋼被廣泛用于各種刀具和模具等，因而對t10鋼的耐磨性、硬度、強度、塑性、疲勞強度等性能均有一定要求，而這些性能要求的實現(xiàn)都與碳化物的形態(tài)、大小以及分布有關(guān)15。細(xì)化碳化物是t10鋼強韌化的重要途徑，因此多年來人們不斷地尋求細(xì)化碳化物的新工藝來代替現(xiàn)在生產(chǎn)常用的球化退火工藝。到目前為止，細(xì)化碳化物的工藝已經(jīng)有許多種，它們都能夠有效的細(xì)化碳化物，并使碳化物顆粒的圓整度及分布均勻性比球化退火組織要好。但是，這些新工藝各有一些不足之處，如工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，易造成鍛件開裂以及不適合大批量生產(chǎn)等。因而使這些工藝在現(xiàn)在生產(chǎn)中未被廣泛采用。目前，工具鋼鍛造后仍廣泛采

12、用的是球化退火工藝，即鍛后空冷下來，然后進(jìn)行球化退火。但空冷方式對于截面尺寸較大的工件和鍛后堆放空冷的情況來說，冷卻速度過于緩慢，使原始組織中珠光體片較粗大，甚至出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物。這種原始組織經(jīng)球化退火后，其碳化物粒度較粗大，分布亦不均勻，而且原始組織中的網(wǎng)狀碳化物也不能被消除，從而對后續(xù)工序及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生極為不利的影響。為此本文通過實驗的方法來探討t10鋼的原始組織對球化退火組織的影響，為實際生產(chǎn)尋找更有實用價值的細(xì)化碳化物的新途徑。2 t10鋼球化退火工藝的實驗方法球化退火的目的是得到球化體組織，這是任何一種鋼具有最佳塑性和最低硬度的一種組織，良好的塑性是由于有一個連續(xù)的、塑性良好的鐵素體基

13、體。在珠光體中，片狀滲碳體將鐵素體分割開，從而能更有效的阻止形變。因此，珠光體的硬度較高、塑性較低。球化體組織的良好塑性對于低碳鋼和中碳鋼的冷成形非常重要，而它的低硬度對于工具鋼和軸承鋼在最終熱處理前的切削加工也很重要。許多合金結(jié)構(gòu)鋼，尤其是碳含量較高（0.5-0.6）時，如果得到部分球化組織，硬度也會進(jìn)一步降低，使切削加工性有很大改善。因此，球化退火的應(yīng)用是很廣泛。球化體組織也是鋼中最穩(wěn)定的組織，因為球狀滲碳體的單位體積界面面積最小，因而具有最低的界面能。獲得球化體的途徑主要有三種：珠光體的球化；由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榍蚧w；馬氏體在低于并接近a1的溫度分解。珠光體在高亞臨界溫度（即低于并接近a1的

14、溫度）長時間保溫的球化過程最慢，特別是當(dāng)片層間距較大時。圖所示為0.74c0.71si鋼從700580之間進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，形成粗、中、細(xì)三種珠光體后，再在700進(jìn)行球化退火時，碳化物已球化的百分?jǐn)?shù)與時間的關(guān)系【36】。由圖可以看出，即使是很細(xì)的珠光體（在580等溫形成，片層間距為0.14m），完全球化也需要250h以上。由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榍蚧w的退火工藝有三種：加熱到ac1以上20左右，然后以35/h的速度控制冷卻到ar1以下一定溫度，即一般的球化退火；加熱到ac1以上20左右，然后在略低于a1的溫度等溫保持，隨后冷卻之，又稱等溫球化退火；在a1上、下20左右交替保溫，隨后冷卻之，又稱周期球化退火。

15、實踐證明【35】，奧氏體的成分愈不均勻，退火后愈容易得到球化體組織。對于過共析鋼，其中含有未溶解的碳化物，在加熱過程中，未溶解的碳化物就會由片狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙睿陔S后的慢冷或等溫保持中，不均勻奧氏體中的高碳處，會成為碳化物的形核位置，從而使一部分碳化物直接長成球狀。另一部分仍以片狀成長的碳化物則在隨后的慢冷或等溫保持過程中逐漸球化。我們知道，第二相顆粒在基體中的溶解度與其曲率半徑有關(guān)，曲率半徑越小的顆粒在基體中的溶解度越大。根據(jù)這一原理，小顆粒會溶解，大顆粒會長大。這一原理也可以解釋片狀碳化物發(fā)生破碎和變圓的過程。2.1 t10鋼球化退火工藝制定為了使鋼中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火謂之球化退火

16、。球化退火主要用于w（c）0.6的各種高碳工具鋼、模具鋼、軸承鋼，低中碳鋼為了改善冷變形工藝性，有時也進(jìn)行球化退火。根據(jù)具體情況可采用下列方式進(jìn)行球化退火：（1） 在稍低于ar1溫度長時間保溫。（2） 在稍高于ac1和稍低于ar1溫度區(qū)間循環(huán)加熱和冷卻。（3） 加熱到高于ac1溫度，然后以極慢的冷速（1020/h）爐冷或在稍低于ar1溫度保溫較長時間在冷卻到室溫。（4） 對過共析鋼，先進(jìn)行奧氏體化使碳化物充分溶解（加熱溫度選擇在保證碳化物溶解的下限），隨即以較高速度冷卻以防止網(wǎng)狀碳化物析出，然后再按（1）或（2）方式球化退火。（5） 工件在一定溫度（或室溫）下形變?nèi)缓笤谛∮赼c1溫度長時間保溫

17、進(jìn)行球化退火。表10為常用工具鋼等溫球化退火的工藝規(guī)范，由表知t10鋼的ac1為730，acm為800，ar1為700，根據(jù)t10鋼的相應(yīng)特性和本實驗的一些要求，最終決定采用等溫球化退火。表10 常用工具鋼等溫球化退火工藝規(guī)范【16】表11中給出了等溫球化退火的工藝曲線和工藝參數(shù)。表11 等溫球化退火【16】2.2 金相試樣的制備2.2.1 磨制用手拿試樣在砂紙上由粗到細(xì)地磨，依次在600、800、1200號紙上磨。每換一號紙時應(yīng)將試樣和手沖洗干凈，并將下面的玻璃擦干凈，謹(jǐn)防粗砂粒掉到細(xì)砂紙上，同時磨面方向應(yīng)旋轉(zhuǎn)90，以便觀察上次磨痕是否磨平。2.2.2 拋光磨光后的表面仍有細(xì)的磨痕，必須將砂

18、紙留下的磨痕完全消除，使試樣表面達(dá)到鏡面一樣的光亮，才能滿足顯微觀察的要求。拋光后的表面在放大400倍的顯微鏡觀察應(yīng)該基本上無磨痕和磨坑。拋光有機械拋光和電解拋光、化學(xué)拋光。機械拋光是使用最廣泛的一種。是在專用的金相樣品拋光機上進(jìn)行，轉(zhuǎn)速一般在200500n/min，在拋光盤上蒙有一層織物，粗拋光時常用帆布、粗呢等，精拋光時常用絨布、細(xì)呢、絲綢等。拋光時在織物上灑適量的拋光磨料（即拋光粉）。2.2.3 腐蝕試樣在拋光后進(jìn)行腐蝕，金相試樣用4%硝酸酒精溶液腐蝕310s。2.3 試驗檢測儀器和設(shè)備（1）碳層深度檢測：上海4x金相顯微鏡（2）金相檢驗：德國萊卡（leica）mef4 m金相顯微鏡（3

19、）硬度檢測：山東萊州hr-150a洛氏硬度計（4）硬化層深度檢測：日本fm700顯維硬度計（5）淬火介質(zhì)冷卻性能檢測：瑞典iavf冷卻特性測試儀（6）熱處理設(shè)備：箱式電阻爐如表2.2表2.2 箱式電阻爐規(guī)格型號額定功率s22.5122.5kw產(chǎn)品編號額定電壓002220v額定溫度1200爐膛尺寸2002080mm重量35公斤制造日期2002.6（7）金相實驗設(shè)備表2.3 拋光實驗設(shè)備規(guī)格型號拋盤直徑（mm）轉(zhuǎn)速（n/min）電動機功率（kw）頻率（hz）p220014000.18503 t10鋼球化退火工藝及結(jié)果分析3.1 預(yù)處理工藝球化退火預(yù)處理可以得到球化退火前不同的初始組織和力學(xué)性能，從

20、而影響隨后的球化退火【23】，獲得不同的預(yù)處理組織是本論文研究的前提，通過研究不同組織經(jīng)相同球化退火后得到的力學(xué)性能和顯微組織來改善球化退火工藝。根據(jù)表13對t10鋼試樣分別進(jìn)行砂冷、空冷和噴水冷三種不同的預(yù)處理，從而得到三種不同的顯微組織，分別標(biāo)記，然后進(jìn)行隨后的退火處理。表13 預(yù)處理工藝【10】圖13 預(yù)處理不同冷卻方式的金相圖【10】由表13和圖13所顯示的結(jié)果可以看出，預(yù)處理的冷卻速度不同，則片狀珠光體的粗細(xì)程度亦不同。在上述三種冷卻速度下，噴水冷卻所得到的珠光體片最細(xì)?。豢绽浯沃?；砂冷所得到的珠光體片最粗大。3.2 球化退火溫度t10鋼是一種應(yīng)用廣泛的工具、量具、冷作模具鋼，它具有

21、高硬度、高強度、高耐磨性和淬火變形小等優(yōu)點。然而，由于其硬度值較高，難以進(jìn)行切削加工，故在生產(chǎn)中用t10鋼制作冷鐓凸模時極易出現(xiàn)崩刃、折斷及淬火開裂等現(xiàn)象。因此在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常采用等溫球化退火的方法來細(xì)化晶粒、降低硬度、改善切削加工性能，為淬火做好組織上的準(zhǔn)備【22】。但常規(guī)的等溫球化退火工藝方法，由于加熱溫度高、保溫時間長、工藝復(fù)雜，使t10鋼中碳化物仍呈粗細(xì)不同、大小不一、分布不均的現(xiàn)象。而它們是引起變形開裂的主要原因，直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性能，故進(jìn)一步改善t10鋼的切削加工性能，預(yù)防開裂傾向已成為工業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的問題。t10鋼ac1溫度為730，ar1溫度為700，根據(jù)

22、球化退火規(guī)范，確定奧氏體化加熱溫度為750，等溫溫度6903.3 球化退火保溫時間球化退火工藝有2種：普通（緩冷）球化退火和等溫球化退火。球化退火后得到的組織是粒狀珠光體，其硬度在hb160-255左右，這組織在淬火加熱時變形開裂的傾向小。普通球化退火是將鋼加熱到ac1以上2030，保溫適當(dāng)時間，然后隨爐緩慢冷卻，冷到500左右出爐空冷。等溫球化退火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，隨爐冷卻到略低于ar1的溫度進(jìn)行等溫，等溫時間為其加熱保溫時間的1.5倍。等溫后隨爐冷至500左右出爐空冷，和普通球化退火相比，可使球化組織均勻，并能嚴(yán)格地控制退火后的硬度。等溫球化退火是將鋼加熱至ac1以上2

23、0-30c，保溫2-4小時，再冷到ar1以下20c左右等溫4-6小時；t10鋼的加熱溫度是760-780c，保溫2-4小時，再冷到680c，保溫4-6小時，出爐空冷。而緩冷球化退火是把鋼加熱到ac1以上20-30c，保溫一定時間后，隨爐緩冷至550c左右，再空冷。一般廠里都用等溫球化退火，生產(chǎn)周期短，球化質(zhì)量好3.4 t10鋼退火冷卻速度冷卻速度隊碳化物的球化效果的影響是顯著地，在其他工藝參數(shù)相同的情況下，如果冷卻速度過快，也得不到很好的球狀體，因為奧氏體化后，較大的冷卻速，會使隨后發(fā)生的共析轉(zhuǎn)變的過冷度加大，這對形成球狀體是不利的。3.5 t10鋼的球化退火工藝。3.6 t10鋼退火后工藝結(jié)

24、果及分析3.61 球化退火由熱力學(xué)原理可知，鋼中碳化物從片狀轉(zhuǎn)化為球狀，是表面積減少的過程，也是能量降低的過程，因此，片狀碳化物具有自發(fā)進(jìn)行球化和聚集長大的傾向。在加熱到ac1以上不高的溫度保溫時，片狀碳化物熔斷成質(zhì)點，在隨后的緩慢冷卻過程中碳析附其上，并逐漸長大成顆粒狀的球化組織，這就是碳化物的球化過程球化退火最基本的問題是如何解決粒狀碳化物核心的形成，組織中粒狀碳化物是由加熱奧氏體化時的剩余碳化物顆粒長大而成，剩余碳化物顆粒越多，獲得完全球化組織越容易【18】，因而球化時要對奧氏體化提出具體要求。文獻(xiàn)【19,20】指出，奧氏體化時除要求保留盡可能多的剩余碳化物顆粒外，還要獲得具有盡可能大的

25、碳濃度不均勻的奧氏體，奧氏體成分的不均勻性有利于珠光體轉(zhuǎn)變的形核和長大過程，而未溶碳化物質(zhì)點可成為珠光體轉(zhuǎn)變的非均勻形核中心，從而可使過冷奧氏體異常分解速率比均勻奧氏體快67倍【21】。當(dāng)然為進(jìn)一步提高球化速率，從熱力學(xué)考慮應(yīng)該增大轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力，通過熱形變可以加速球化過程。將經(jīng)上述預(yù)處理后的試樣分別進(jìn)行如圖2所示的等溫球化退火，由于加熱溫度及時間是影響球化效果的主要工藝參數(shù)，故本實驗在采用的750，3h附近對選取的三個不同預(yù)處理試樣進(jìn)行退火。而等溫溫度和等溫時間以及冷卻速度則采用相同的工藝參數(shù)。圖2 退火工藝曲線3.62 加熱速度的影響在實際生產(chǎn)的情況下，加熱速度是很快的，可以在過共析鋼中得到

26、奧氏體加殘留滲碳體組織。而且加熱速度愈大（或者說過熱度越大），鋼中可能殘留的碳化物數(shù)量越多，只有在繼續(xù)加熱或延長保溫時間的過程中，殘留碳化物才能被逐漸溶解【24】。在過共析鋼中只有鐵素體才能作為未溶解的過剩相而保留，所以在加熱時，加熱速度的快慢，在一定程度上決定了殘留碳化物的多少。一定數(shù)量碳化物，作為非勻質(zhì)晶核保留下來，這對于后面要形成球化珠光體的影響是很重要的【25】。3.62 測定碳化物的球化率及粒度根據(jù)定量金相法，對球化退火后的試樣進(jìn)行碳化物測定。對于沒有完全球化的試樣，測定其球化率；對于完全球化了的試樣，則測定碳化物的平均粒度，測定結(jié)果如表2所示。圖3為部分試樣球化退火后的顯微組織。由

27、表2和圖3可以看出，在本實驗條件下，原始組織愈細(xì)小，則球化退火后的碳化物球化率愈高；碳化物粒度愈細(xì)小、圓整、均勻。但是，當(dāng)細(xì)小的片狀珠光體原始組織在較高的加熱溫度和較長的保溫時間條件下球化退火，則反而會形成片狀珠光體。表2 碳化物的球化率和碳化物粒度【10】注：球化退火的加熱溫度（）及時間（h）碳化物的球化率（）或碳化物平均粒度（m）預(yù)處理的冷卻方式圖3 t10鋼不同原始組織經(jīng)球化退火后的顯微組織500*（a）空冷，750（b）噴水冷，750（c）砂冷，7504 結(jié)果分析4.1 原始組織對碳化物球化率的影響由相變熱力學(xué)理論可知，在球化退火過程中，碳化物由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钍且粋€能量降低的過程。當(dāng)原

28、始組織的片狀珠光體愈細(xì)小時，其片狀碳化物的相界面積愈大，界面能愈高，故碳化物球化的驅(qū)動力愈大，即球化的傾向性愈大，因而球化率愈高。此外，由于細(xì)片狀珠光體在奧氏體化加熱時，碳化物片的溶解速度較快，因而使碳化物片在較低的加熱溫度和較短的保溫時間內(nèi)就可以熔斷并球化。因此，噴水冷卻所得到的細(xì)片狀珠光體組織，即使采用730，1h這種較低的奧氏體化溫度和時間的球化退火工藝也能夠完全球化，而砂冷和空冷式樣在這種退火條件下只能部分球化，要想完全球化則需要采用較高加熱溫度和較長時間的球化退火工藝（見表2）。因此，細(xì)化原始珠光體組織，對于提高球化退火是的碳化物球化率是極為顯著的。但是，細(xì)片狀珠光體原始組織的t10鋼工件在較高溫度下長時間加熱的球化退火過程中，由于大量碳化物的溶解以及球化核心的減少，同時也由于奧氏體晶粒的長大而形成片狀珠光體。因而在本實驗中，噴水冷卻的原始組織試樣在770，5h的球化退火條件小，碳化物反而沒有完全球化（見表2和圖3d）。因此，當(dāng)原始組織的片