亞溫淬火實(shí)驗(yàn)

1、低碳鋼亞溫淬火工藝的研究作者： 指導(dǎo)老師：第一章 緒論1.1 概述 亞溫淬火(Subthermal Quenching，SQ)又稱臨界區(qū)淬火，加熱淬火溫度為AcAc。與完全淬火相比，亞溫淬火后硬度稍低，但可顯著提高鋼的沖擊韌性，降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，抑制鋼的可逆回火脆性，這對于要求強(qiáng)韌性高的亞共析鋼零件尤為重要；亞溫淬火加熱溫度降低50100，從而降低能耗2030。1.1.1 亞溫淬火的優(yōu)點(diǎn) （1）提高鋼的室溫和低溫的沖擊韌性。亞溫淬火對許多結(jié)構(gòu)鋼的室溫和低溫沖擊韌性有不同程度的提高，即隨鋼含碳量的增加強(qiáng)韌化效果增加。亦既不犧牲強(qiáng)度情況下提高韌性，從而擴(kuò)大了材料的使用范圍。 （2）降低鋼的脆性

2、轉(zhuǎn)變溫度（FATT）。亞溫淬火對不同鋼種在不同程度上降低了脆性轉(zhuǎn)變溫度。是低碳錳鋼的FATT降低20，而保持一般調(diào)質(zhì)后的水平；使3.5Ni-Cr-Mo-V 轉(zhuǎn)子鋼回火脆性狀態(tài)或非回火脆性狀態(tài)的沖擊韌性提高，F(xiàn)ATT均下降，且消除了回火脆性狀態(tài)的晶間斷裂傾向。 （3）抑制鋼的可逆回火脆性。由于亞溫淬火凈化晶界，減輕磷偏析，晶粒細(xì)化和晶粒邊界效應(yīng)的結(jié)果，使不同回火冷卻速度對回火沖擊韌性已不敏感，即不管回火后快冷或慢冷沖擊韌性均提高，這表明鋼的可逆回火脆性被抑制了。1.1.2 亞溫淬火的鋼種對低、中碳鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼采用亞溫淬火可以實(shí)現(xiàn)有效的強(qiáng)韌化。也即在亞共析鋼，結(jié)構(gòu)鋼范疇的碳素和合金鋼可以進(jìn)行亞溫

3、淬火工藝。1.2 亞溫淬火的工藝1.2.1 預(yù)處理工藝 鋼的亞溫淬火對原始組織有一定的要求。必須保證有一定取向的細(xì)針狀鐵素體析出時(shí)，亞溫淬火才有效，才能提高沖擊韌性。故亞溫淬火前均需進(jìn)行一次完全淬火或調(diào)質(zhì)處理，即為預(yù)處理。1.2.2 亞溫淬火工藝 （1）進(jìn)入兩相區(qū)方式：從上進(jìn)入兩相區(qū)方式先加熱至Ac以上使其奧氏體化，然后冷至兩相區(qū)，從下面進(jìn)入兩相區(qū)方式從室溫直接加熱至兩相區(qū)。 （2）淬火溫度：以略低于Ac為最佳，一般選用Ac(1015)。 （3）保溫時(shí)間：在保證組織充分轉(zhuǎn)變的情況下延長保溫時(shí)間對鋼性能影響不大。 （4）亞溫淬火次數(shù)：增加亞溫淬火次數(shù)可進(jìn)一步改善中碳鋼合金鋼的低溫韌性。1.3 亞

4、溫淬火后的回火工藝當(dāng)?shù)陀?00回火時(shí)，不能充分發(fā)揮亞溫淬火時(shí)兩相組織的強(qiáng)韌化效果。而大于200時(shí)，硬度下降，但沖擊韌性明顯增加。這是由于回火溫度較低時(shí)，馬氏體和鐵素體強(qiáng)度差別大，易引起應(yīng)力集中效應(yīng)，微裂紋多起源于鐵素體，故反映出較高的脆斷傾向。隨回火溫度的提高，組織優(yōu)越性才愈加明顯，而且微裂紋主要發(fā)源于馬氏體和鐵素體相界面上，鋼將出現(xiàn)韌性斷裂。同時(shí)，高溫下兩相強(qiáng)度差別減小，有利于改變應(yīng)力分布。最后，由于亞溫淬火抑制了可逆回火脆性，沖擊韌性曲線不出現(xiàn)低谷而呈單調(diào)增高。故可采用比常規(guī)淬火的較低回火溫度而不必避開回火脆性區(qū)，就可獲得與常規(guī)處理相當(dāng)?shù)挠捕?，又兼有更高的韌性。1.4 亞溫淬火的組織 亞溫

5、淬火后獲得馬氏體及鐵素體混合組織，即在馬氏體基體上保留少量彌散分布的鐵素體；斷口大部分為馬氏體及鐵素體相間分布的全纖維狀組織。因而在不降低或略降低材料強(qiáng)度下，具有最佳的韌性和最低脆性轉(zhuǎn)變溫度以及高溫回火脆性的抑制。1.5 亞溫淬火提高強(qiáng)韌性的原因 （1）晶粒細(xì)化 亞溫淬火加熱溫度低，在兩相區(qū)加熱時(shí)晶粒長大傾向比較小，淬火組織晶粒也很細(xì)小，為取得高韌性的一個(gè)重要原因。盡管鐵素體有降低強(qiáng)度作用，但由于晶粒細(xì)化和晶界總面積增加，而使得提高韌性的同時(shí)仍能保持較高強(qiáng)度水平。因此，為充分發(fā)揮兩相區(qū)淬火鋼復(fù)合組織的潛力，淬火溫度應(yīng)盡量接近Ac。 （2）鐵素體相的存在改變了雜質(zhì)元素的分布 鋼的可逆回火脆性是由

6、于鋼中雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏聚的結(jié)果。P、Sn和Sb等為縮小奧氏體區(qū)元素，又都有穩(wěn)定鐵素體作用，它們應(yīng)該優(yōu)先存在于鐵素體當(dāng)中。故當(dāng)淬火組織中存在著一定數(shù)量的細(xì)小分散的鐵素體，可減少雜質(zhì)在奧氏體晶界的偏聚，從而減輕由它們引起的脆性。另外，由于晶粒細(xì)化使晶界面積增加則單位晶界面上雜質(zhì)含量減少，又進(jìn)一步減少了它們對回火脆性的影響。1.5 亞濕淬火的種類 （1）加熱溫度接近Ac的高溫亞溫淬火 用于低、中、碳(合金)鋼，在鐵素體及奧氏體兩相區(qū)加熱淬火后，使馬氏體為基體的組織中存在微量塑性相鐵素體。 （2）加熱溫度接近于Ac的低溫亞溫淬火 用于低碳低合金的冷成形鋼?？刂萍訜釡囟群屠鋮s速度以獲得鐵素體+15

7、30馬氏體的雙相組織，以塑性相鐵素體為基體，由少量馬氏體為強(qiáng)化相所組成。通過控制其組織形態(tài)和組成相的相對量獲得良好的冷成形性和高的加工硬化指數(shù)以及冷成形后強(qiáng)度顯著提高等優(yōu)良的性能，已引起國內(nèi)外的廣泛注意，雙相鋼的問世標(biāo)志著低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展進(jìn)入新的時(shí)期。1.6 低碳鋼簡介低碳鋼(low carbon steel)又稱軟鋼，含碳量在0.10%至0.30%之間。它包括大部分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和一部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，大多不經(jīng)熱處理用于工程結(jié)構(gòu)件，有的經(jīng)滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機(jī)械零件。因其強(qiáng)度和硬度較低，塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好，可采用卷邊、折彎、沖壓等方法進(jìn)行冷成形。這種鋼材具有良

8、好的焊接性。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。含碳量0.06-0.22%，以小于0.25%最為常用。此類鋼的應(yīng)用范圍非常廣泛，其中大部分用作焊接、鉚接或栓接的鋼結(jié)構(gòu)件，少數(shù)用于制作各種機(jī)器部件。強(qiáng)度較低的Q195、Q215鋼用于制作低碳鋼絲、鋼絲網(wǎng)、屋面板、焊接鋼管、地腳螺栓和鉚釘?shù)取235鋼具有中等強(qiáng)度，并具有良好的塑性和韌性，而且易于成形和焊接。這種鋼多用作鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)件，另外還用作鉚釘、鐵路道釘和各種機(jī)械零件，如螺栓、拉桿、連桿等。強(qiáng)度較高的Q255、Q275鋼用于制作各種農(nóng)業(yè)機(jī)械，也可用作鋼筋和鐵路魚尾板。 根據(jù)一些工業(yè)用鋼的特殊性能要求，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的成分稍加調(diào)整而形成一系列專業(yè)用

9、鋼，如鉚螺鋼、橋梁鋼、壓力容器鋼、船體鋼、鍋爐鋼。專業(yè)用鋼除嚴(yán)格控制化學(xué)成分、保證常規(guī)性能外，還規(guī)定某些特殊檢驗(yàn)項(xiàng)目，如低溫沖擊韌性、時(shí)效敏感性、鋼中氣體、夾雜和斷口等。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳小于0.8%的碳素鋼，這種鋼中所含的硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構(gòu)鋼少，機(jī)械性能較為優(yōu)良。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按含碳量不同可分為三類：低碳鋼（C0.25%）、中碳鋼（C為0.25-0.6%）和高碳鋼（C>0.6%）。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中08、10、15、20、25等牌號屬于低碳鋼，其塑性好，易于拉拔、沖壓、擠壓、鍛造和焊接。其中20鋼用途最廣，常用來制造螺釘、螺母、墊圈、小軸以及沖壓件、焊接件，有時(shí)也用于制造滲

10、碳件。30、35、40、45、50、55等牌號屬于中碳鋼，因鋼中珠光體含量增多，其強(qiáng)度和硬度較前提高，淬火后的硬度可顯著增加。其中，以45鋼最為典型，它不僅強(qiáng)度、硬度較高，且兼有較好的塑性和韌性，即綜合性能優(yōu)良。45鋼在機(jī)械結(jié)構(gòu)中用途最廣，常用來制造軸、絲杠、齒輪、連桿、套筒、鍵、重要螺釘和螺母等。60、65、70、75等牌號屬于高碳鋼。它們經(jīng)過淬火、回火后不僅強(qiáng)度、硬度提高，且彈性優(yōu)良，常用來制造小彈簧、發(fā)條、鋼絲繩、軋輥等。1.7 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195 強(qiáng)度低，塑性高，有良好的壓力加工性和焊接性能。 Q215 強(qiáng)度比Q195高一些，但塑性略差一些。 Q235 有較高的強(qiáng)度和硬度，塑性稍低

11、，大多數(shù)在熱軋狀態(tài)下使用。 Q255 強(qiáng)度高，有一定的耐磨性，但塑性低，一般在熱軋狀態(tài)下使用。 Q275 強(qiáng)度和耐磨性比Q255高，但塑性比Q255低。1.8 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08F/10F 強(qiáng)度、硬度很低，塑性和韌性很高，有良好的深沖壓、拉伸和彎曲性能，焊接性好。 08/10 屈服和抗拉強(qiáng)度比值較低，塑性韌性很好，在冷狀態(tài)下容易模壓成型，為獲得最還深拉延性能，板材應(yīng)正火或高溫回火。焊接性優(yōu)良。 15/20 為常用的低碳滲碳鋼。強(qiáng)度較低（但高于08、10號鋼），塑性、韌性、焊接性及冷加工性都很好，切削性不好。 25 此鋼介于低碳、中碳鋼之間，具有一定的強(qiáng)度、較好的塑性和韌性，焊接性及冷沖壓性均

12、較好，切削性尚好，淬透性及淬硬性不高，無回火脆性。一般在熱軋或正火狀態(tài)下時(shí)使用。 40/45 為高強(qiáng)度中碳鋼。其特點(diǎn)是強(qiáng)度較高，塑性及韌性尚好，切削性優(yōu)良，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后能獲得較好的綜合力學(xué)性能，無回火脆性，但焊接性不好。 50/55 為高強(qiáng)度中碳鋼。經(jīng)熱處理后具有高的強(qiáng)度和硬度，良好的韌性，切削性能中等，焊接性不好，淬透性差，切水淬有形成裂紋的傾向。1.9 低碳鋼的力學(xué)性能 低碳鋼為塑性材料.其拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線主要分四個(gè)階段：彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、局部變形階段，在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現(xiàn)象。開始時(shí)為彈性階段，完全遵守胡克定律沿直線上升，比例極限以后變形加快，但無明顯屈服階

13、段。相反地，圖形逐漸向上彎曲。這是因?yàn)樵谶^了比例極限后，隨著塑性變形的迅速增長，而試件的橫截面積逐漸增大，因而承受的載荷也隨之增大。1.10 低碳鋼的新興用途原先由于低碳鋼固有的特性，使其使用范圍大大受到局限，隨著國內(nèi)一些新技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用，低碳鋼的許多新興用途得到了很好的開發(fā)利用，目前國內(nèi)一些大型鋼廠或鋼鐵貿(mào)易公司都積極地與國內(nèi)的大型吊索具企業(yè)密切合作，共同開發(fā)出一系列高技術(shù)高精密高質(zhì)量的索具產(chǎn)品，在國內(nèi)乃至全球的索具行業(yè)，起到了很好的技術(shù)推動(dòng)作用， 這也給我們對低碳鋼的綜合利用，指明了新的道路。1.11 研究內(nèi)容 通過分析20鋼、20CrMnTi在不同淬火溫度下組織和力學(xué)性能的變化，得

14、出20鋼、20CrMnTi亞溫淬火區(qū)間及在亞溫淬火條件下奧氏體晶粒細(xì)化和馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。第二章 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及處理方法2.1 實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料是20號鋼和20CrMnTi滲碳鋼鋼。其成分見表21表2-1 20號鋼和20CrMnTi的化學(xué)成分成分CSiMn CrMoNiPS20號鋼0.200.250.560.20 /0.0250.0250.02520CrMnTi0.230.300.801.24 /0.0250.010.012.2 處理方法 截取試樣后，對試樣進(jìn)行退火，淬火，回火的熱處理，每次熱處理后，都要進(jìn)行組織觀察和硬度測試。2.3 試樣截取 通過手工下料制備6塊底面為10×10

15、mm，高為16mm的正方體20CrMnTi試樣。分別打上鋼號A，B，C，D，E，F(xiàn) 。 通過手工下料制備6個(gè)直徑為12mm高為10mm的20鋼的試樣，分別打上鋼號1，2，3，4，5，6 。2.4 熱處理方式2.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 箱式電阻爐；型號：砂型sx2-4-10；額定功率4kw；額定電壓220v；額定溫度1000；爐膛尺寸300×200×120mm。2.4.2 處理方法處理方法見表22表2-2 處理方法退火20號鋼溫度：920，保溫時(shí)間30分鐘，隨爐冷卻20CrMnTi溫度：920，保溫時(shí)間30分鐘，隨爐冷卻淬火成分溫度73075077079081083020號鋼ABC

16、DEF20CrMnTi 12 3 4 5 6 回火20號鋼溫度：660，保溫時(shí)間：30分鐘，隨爐冷卻600以下出爐空冷20CrMnTi溫度：660，保溫時(shí)間：30分鐘，隨爐冷卻600以下出爐空冷注：20鋼、20CrMnTi均為水淬，淬火保溫時(shí)間25分鐘。2.5 制作金相試樣 每次熱處理后，要制作金相試樣，以便觀察試樣組織。主要有磨光，拋光，腐蝕，照相。2.5.1 磨光方法 設(shè)備：砂輪機(jī) 磨光分為粗磨，細(xì)磨。粗磨在砂輪機(jī)上進(jìn)行粗磨，但容易產(chǎn)生大量的熱，致使試樣組織發(fā)生變化，所以在粗磨過程中接觸壓力不宜過大，且因隨時(shí)浸入冷水中冷卻。保證試樣不受發(fā)熱的影響。當(dāng)試樣表面已經(jīng)平整后，粗磨即告完成。在繼續(xù)

17、進(jìn)行細(xì)磨以前，試樣及工作者的雙手均須用水充分沖洗，免得粗沙粒帶至細(xì)砂紙上。 細(xì)磨主要是進(jìn)行手工細(xì)磨。手工細(xì)磨時(shí)，應(yīng)將金相砂紙平鋪在玻璃板上，一手將砂紙按住，另一只手將試樣磨面輕壓在砂紙上，并向前推移進(jìn)行磨削，直到磨面上僅有一個(gè)方向的均勻磨痕為止。在磨面上所加的應(yīng)力應(yīng)力求均勻，磨面與砂紙必須完全接觸，這樣才能使整個(gè)磨面磨削均勻。為了保證磨面平整而不產(chǎn)生弧度，磨削應(yīng)循單方向進(jìn)行，即向前推動(dòng)磨削，然后把磨片提起拉回，使不與砂紙接觸。細(xì)磨自0號金相砂紙開始，0號磨好以后，必須將磨面及操作者雙手沖洗潔凈，玻璃板亦需擦凈。然后換上較細(xì)的01號，在一次改用在細(xì)一級的02號、03號等號砂紙，繼續(xù)細(xì)磨。每次換一

18、級砂紙的時(shí)候，為了容易觀察前一磨削過程所留下較粗磨痕的消除情形，其磨削方向應(yīng)與前一號砂紙留下的磨痕方向相垂直。否則，如果總是沿著一個(gè)方向磨，或是漫無方向的亂磨，那就很難鑒別在使用更細(xì)一號砂紙研磨后是否把前一號砂紙遺留下來的磨痕完全消除了。表23 附金相砂紙的規(guī)格磨料微粉粒度號砂紙代號尺寸范圍（m）磨料微粉粒度號砂紙代號尺寸范圍（m）280320(M40或W40)400(M28或W28)500(M20或W20)600(M14或W14)800(M10或W10)1000(M7或W7)1200(M5或W5)100102030405064040282820201414101077553.51400（M3

19、.5或W3.5）1600（M3或W3）1800（M2.5或W2.5）2000（M2或W2）2500（M1.5或W1.5）3000（M1或W1）3500（M0.5或W0.5）0708090103.53.03.02.52.52.02.01.51.51.01.00.50.5 更細(xì)注：磨料微粉粒度號，是按JB1182-71中規(guī)定用目或力度表示，其數(shù)字是指標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)每英寸長度上篩孔的數(shù)目。2.5.2 拋光方法 設(shè)備：MPOTM160E磨拋機(jī)，吹風(fēng)機(jī) 拋光劑：氧化鉻 拋光織物：紡綢 拋光是金相試樣磨制磨制工序中的最后一道工序，其目的是消除試樣細(xì)磨時(shí)在磨面上留下的細(xì)微磨痕，使之成為平整光亮無痕的鏡面。 拋光時(shí)

20、握住試樣，使磨面均勻地輕壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并隨時(shí)將試樣由中心至邊緣往返移動(dòng)。拋光時(shí)間約需510分鐘。拋光完成以后應(yīng)立即沖洗試樣，先用水沖洗，并以濕棉花輕輕擦拭磨面，以取出殘留的磨粒。再放入酒精中沖洗，然后用吹風(fēng)機(jī)吹干。2.6 金相顯微組織的顯示方法 一般在拋光磨面上是無法觀察到金相組織的。因此，金相組織的顯示就成了金相檢驗(yàn)中一個(gè)重要步驟，也是一件很復(fù)雜的技術(shù)操作過程。在現(xiàn)代常規(guī)金相檢驗(yàn)工作中，常用的金相組織顯示方法有化學(xué)浸蝕法；電解浸蝕法；金相組織特殊顯示法。本次試驗(yàn)選用的是化學(xué)浸蝕法。所用的腐蝕夜是：4%硝酸酒精。2.6.1 化學(xué)浸蝕原理 化學(xué)浸蝕法是利用浸蝕劑對各種金相組織組成物所起的腐

21、蝕作用不同，而使之呈現(xiàn)不同光澤的方法。 由于金屬或合金的晶粒之間，以及各相之間的物理化學(xué)性質(zhì)不同，因而具有不同的自由能，在電解溶液中則成為具有不同電位的電極，于是組成了許多微電池。較低電位的部分是微電池的陽極，其溶解速度較快，溶解的地方則呈現(xiàn)凹陷或產(chǎn)生沉積而著色。2.6.2 化學(xué)浸蝕方法 磨面浸蝕前必須沖洗清潔，去除任何污垢，以免阻礙浸蝕作用。浸蝕操作有兩種方法：浸入法和揩拭法。 本次實(shí)驗(yàn)所用是浸入法。浸入法是將磨面用鉗子或用手指夾住，浸入盛有浸蝕劑的器皿中，使磨面朝下，并保持磨面浸入浸蝕劑，但不能與器皿底接觸。在浸蝕過程中不時(shí)地輕微左右移動(dòng)試樣，以消除磨面上的氣泡。在浸蝕過程中還可以觀察到本

22、來很光亮的磨面逐漸失去光澤，而變成灰黑色。經(jīng)過45秒后，取出試樣，并迅速用清水沖洗。并用電吹風(fēng)吹干。2.7 觀察金相組織 本次實(shí)驗(yàn)采用OLYMPUS GX51光學(xué)顯微鏡對試樣的金相組織進(jìn)行觀察和拍照。放大倍數(shù)分別為：200倍，400倍，500倍。2.8 硬度測試2.8.1 設(shè)備 本次實(shí)驗(yàn)采用TH300洛氏硬度機(jī)2.8.2 條件 表2-4 熱處理?xiàng)l件退火采用HRA，載荷60kg，保壓2秒淬火采用HRC，載荷150kg，保壓2秒回火20號鋼采用HRA，載荷60kg，保壓2秒20CrMnTi采用HRC，載荷150kg，保壓2秒2.8.3 方法 為了使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在測試硬度之前，用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊進(jìn)行校對。校

23、對以后，再對試樣進(jìn)行硬度測試。為了使實(shí)驗(yàn)數(shù)值準(zhǔn)確，本次實(shí)驗(yàn)每個(gè)試樣打5次硬度。第三章 試驗(yàn)結(jié)果及分析3.1 退火金相組織結(jié)果及分析 20鋼和20CrMnTi退火金相組織如下圖所示：ca db 圖3.2 920退火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖中可以看出：20鋼和20CrMnTi退火金相組織均為鐵素體+珠光體。但是20鋼的珠光體的含量很少，僅出現(xiàn)在晶界的邊緣。隨著含碳量的增加，20CrMnTi退火后，珠光體的含量增加，與鐵素體均勻分布。 在機(jī)械性能上，由于鐵素體較軟，退火后20鋼絕大部分是鐵素體，因此

24、硬度較低37.25（HRA），而退火后20CrMnTi鐵素體含量減少，珠光體含量增加，因此硬度較高53.01（HRA）。 由于亞溫淬火是亞共析鋼在AcAc之間的溫度加熱淬火，是兩相淬火。因此，退火后出現(xiàn)的鐵素體+珠光體組織，作為以后淬火的預(yù)處理。3.2 淬火金相組織結(jié)果及分析3.2.1 730淬火金相組織結(jié)果及分析 730淬火金相組如下圖所示：ac bd 圖3.2 730淬火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從鐵碳相圖（圖3-5）可以看出，730對于含碳量0.20%的20鋼和含碳量0.23%的20CrMnT

25、i 均剛達(dá)到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，但是從圖3-3和3-4中沒有看見馬氏體，說明沒有發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變。所以組織和退火狀態(tài)一樣：鐵素體+珠光體。不能達(dá)到亞溫淬火的要求。圖3-5 鐵碳平衡相圖 胡賡祥 蔡珣等.材料科學(xué)基礎(chǔ).上海交通大學(xué)出版社，20103.2.2 750淬火金相組織結(jié)果及分析 750淬火金相組織如圖所示：ca db 圖3.3 750淬火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從20鋼750淬火金相組織圖可以看出：少量的板條馬氏體+鐵素體，說明750奧氏體較少，這是由于淬火溫度低，保溫時(shí)間短，奧氏體較少，因此淬火

26、后有少量的板條馬氏體。 從20CrMnTi 750淬火金相組織圖可以看出：鐵素體+珠光體。這是由于微量元素Cr、Mo等使C曲線右移，使奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體。3.2.3 770淬火金相組織結(jié)果及分析 770淬火金相組織如圖所示： ca db 圖3.3 770淬火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.3.a、b中可以看出20鋼770淬火金相組織：板條狀馬氏體+鐵素體，由于溫度增加，奧氏體增多，使得淬火后，出現(xiàn)大量板條狀馬氏體。從圖3.3.c、d中可以看出20CrMnTi 770淬火金相組織：少量馬氏體+鐵素體

27、+珠光體。 3.2.4 790淬火金相組織結(jié)果及分析790淬火金相組織如圖所示：ca db 圖3.4 790淬火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.4.a、b中可以看出20鋼790淬火金相組織：馬氏體+鐵素體。溫度升高，引起奧氏體晶粒長大，淬火后得到塊狀馬氏體。 從圖3.4.c、d中可以看出20CrMnTi 790淬火金相組織：馬氏體+鐵素體+珠光體。 3.2.5 810淬火金相組織結(jié)果及分析 810淬火金相組織如圖所示：ca db 圖3.5 810淬火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 4

28、00x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.5.a、b中可以看出20鋼810淬火金相組織：塊狀馬氏體+鐵素體。隨著淬火溫度的提高，馬氏體數(shù)量增多。 從圖3.5.c、d中可以看出20CrMnTi 810淬火金相組織：馬氏體+鐵素體。810時(shí)奧氏體型核增多，淬火后有利于馬氏體增加。3.2.6 830淬火金相組織結(jié)果及分析830淬火金相組織如圖所示：ca db 圖3.5 830淬火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.5.a、b中可以看出20鋼830淬火金相組織：塊狀馬氏

29、體+鐵素體。隨著淬火溫度的提高，馬氏體數(shù)量增多。 從圖3.5.c、d中可以看出20CrMnTi 830淬火金相組織：馬氏體+殘余奧氏體。沒有鐵素體的存在，說明20CrMnTi在830淬火，已經(jīng)進(jìn)入完全淬火區(qū)。3.3 淬火溫度對組織的影響表3-2是20CrMnTi和20鋼不同淬火溫度下的組織：表3-2 淬火組織溫度/組織20鋼20CrMnTi730750770790810830 鐵素體+珠光體少量板條馬氏體+鐵素體板條馬氏體+鐵素體馬氏體+鐵素體塊狀馬氏體+鐵素體塊狀馬氏體+鐵素體 鐵素體+珠光體鐵素體+珠光體少量馬氏體+鐵素體+珠光體馬氏體+鐵素體+珠光體馬氏體+少量鐵素體馬氏體+殘余奧氏體

30、從上表中可以看出： (1)20CrMnTi淬火出現(xiàn)馬氏體的溫度較高，達(dá)到770，但從金相圖中只能看到少量馬氏體，但到790時(shí)，大部分鐵素體溶入奧氏體，淬火后形成大量馬氏體。等過830時(shí)，就已經(jīng)進(jìn)入完全淬火區(qū)，己沒有鐵素體的存在。 (2)在730-750沒有馬氏體的出現(xiàn)，那是由于微量元素Cr，Mo等使C曲線右移，淬火時(shí)使奧氏體又轉(zhuǎn)化成珠光體。 (3)淬火溫度越高，所形成的組織越細(xì)。這是由于是到溫如爐加熱，加熱速度快，在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的溫度進(jìn)行奧氏體化。此時(shí)過熱度大，奧氏體型核率高，由于時(shí)間短，晶粒來不及長大和均勻化。激冷后得到的組織很細(xì)。 (4)20鋼從750開始出現(xiàn)馬氏體，隨著溫度的提高

31、，淬火后馬氏體逐漸增多。 3.4 淬火溫度對硬度的影響表3-3是不同淬火溫度下20鋼、20CrMnTi對應(yīng)的硬度值：表3-3 淬火硬度值（HRC）73075077079081083020鋼2.724.024.126.18 9.811.2620CrMnTi16.1818.7450.2653.1456.8458.24從表3-3中可以看出： (1)20鋼從730750硬度有所上升，說明在此溫度之間，奧氏體型核并開始長大，淬火后出現(xiàn)馬氏體。從790830硬度緩慢上升。 (2)20CrMnTi從730750硬度偏低，那是由于在這個(gè)溫度段淬火得到的是鐵素體+珠光體，由于微量元素Cr，Mo等使C曲線右移，淬

32、火后使奧氏體又轉(zhuǎn)化成珠光體。到770硬度有個(gè)突變，說明淬火后出現(xiàn)了馬氏體，使得硬度上升。 (3)亞溫淬火由于加熱溫度低于Ac, 鐵素體與奧氏體共存, 此時(shí)的奧氏體碳含量較普通淬火的要略高一些, 故亞溫淬火所獲得的馬氏體強(qiáng)度、硬度要高于普通淬火的馬氏體的強(qiáng)度和硬度。因此, 雖然亞溫淬火后組織中保留有一少部分鐵素體會降低強(qiáng)度和硬度, 但由于馬氏體本身的強(qiáng)度和硬度的提高, 可以部分補(bǔ)償。3.5 回火金相組織結(jié)果及分析3.5.1 730淬火后回火金相組織結(jié)果及分析 回火金相組織如圖所示：ca db 圖3.6 730淬火后回火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi

33、200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.6.a、b可以看出20鋼730回火金相組織：鐵素體+珠光體。淬火沒有出現(xiàn)馬氏體，回火后沒有回火組織。 從圖3.6.c、d可以看出20CrMnTi 730回火金相組織：鐵素體+珠光體。淬火沒有出現(xiàn)馬氏體，回火后沒有回火組織。3.5.2 750淬火后回火金相組織結(jié)果及分析 回火金相組織如圖所示： ca db 圖3.7 750淬火后回火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.7.a、b可以看出20鋼750回火金相組織：鐵素體+少量回火索氏體。 從圖3.7.c、

34、d可以看出20CrMnTi 750回火金相組織：鐵素體+珠光體。3.5.3 770淬火后回火金相組織結(jié)果及分析 回火金相組織如圖所示： ca db 圖3.8 770淬火后回火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.8.a、b可以看出20鋼770回火金相組織：鐵素體+少量回火索氏體 從圖3.8.c、d可以看出20CrMnTi 770回火金相組織：鐵素體+珠光體。3.5.4 790淬火后回火金相組織結(jié)果及分析回火金相組織如圖所示： ca db 圖3.9 790淬火后回火金相組織 a）20鋼 200x;b) 2

35、0鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.9.a、b 可以看出20鋼790回火金相組織：鐵素體+少量回火索氏體。 從圖3.9.c、d可以看出20CrMnTi 790回火金相組織：鐵素體+少量回火索氏體。3.5.5 810淬火后回火金相組織結(jié)果及分析 回火金相組織如圖所示： ca db 圖3.10 810淬火后回火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.10.a、b可以看出20鋼810回火金相組織：鐵素體+回火索氏體+碳化物。 從圖3.10.c、d可以看出20

36、CrMnTi 810回火金相組織：鐵素體+回火索氏體+碳化物。3.5.6 830淬火后回火金相組織結(jié)果及分析回火金相組織如圖所示： ca db 圖3.11 830淬火后回火金相組織 a）20鋼 200x;b) 20鋼 400x;c)20CrMnTi 200x;d）20CrMnTi 400x. 從圖3.11.a、b可以看出20鋼830回火金相組織：鐵素體+回火索氏體+碳化物。 從圖3.11.c、d可以看出20CrMnTi 830回火金相組織：回火索氏體+碳化物。3.6 回火溫度對組織的影響表3-4是20CrMnTi和20鋼不同淬火溫度下660回火組織： 表3-4 回火組織溫度/組織20鋼20CrMnTi730750770790810830 鐵素體+珠光體鐵素體+少量回火索氏體鐵素體+少量回火索氏體鐵素體+少量回火索氏體回火索氏體+碳化物+鐵素體回火索氏體+碳化物+鐵素體 鐵素體+珠光體鐵素體+珠光體鐵素體+珠光體鐵素體+少量回火索氏體回火索氏體+碳化物+鐵素體回火索氏體+碳化物 (1)由于回火溫度高，滲碳體聚集長大，最后得到的組織為鐵素體基底上，均勻分布著細(xì)小的粒狀滲碳體的機(jī)械混合物，這就是回火索氏體。隨著淬火溫度的提高，