马氏体的应用

科技创新导报01 Technology innovation Herald业技术马氏体的应用着葵2谢剑2王丽君(1牡丹江高级技工学校晨龙江牡丹江1570002.黑龙江省水田机械化研究所黑龙江牡丹江157011)摘要:本丈论暹了形变热处理、应变时数时热处理对马氏你形毒的改叟,性贗规及性能的影响,并就其特点劓述了低嚷马氏俸,马氏体时效钢,相变塑性钢和马氏体姐成复合树的应用。关键词:马氏体形变热处理时教热处理应用中图分类号:TG139文献标识码:A文章编号:1674-098X(2008)07(a)0074-02在人类的生产中应用马氏体已有悠久粒形状的改变,显示抗拉或抗压强度的各体。这样,钢内含很低的碳井相当数量的历史,近代又有不少发展,在此仅就马氏向同性,但增大了拉、压强度差效应,这可镍,使淬火后的马氏体具有高的韧性,同时体形态和性质规律相联系的应用,作为例证能是由于在受拉和受压时间隙原子与位错以时效的途径来强化马氏体,就成为既有高加以阐述,如以马氏体的相变塑性发展成相间的交互作用有所不同而形成的的强又有很好韧性的马氏体时效钢变塑性钢以高碳马氏体的高强度来作为纤维强化材料;或以马氏体为强化组元,以铁2应变时效热处理5相变塑性钢素体作为韧性组元组成复合材料等马氏体的加工硬化率很大,通过少量综合利用马氏体相变时产生的塑性,形变后就往往使服强度接近拉力强度。以及形变热处理提供的强化(但不显著降1形变热处理如0.4%C镍铬钼钢的回火马氏体经室温形低塑性),发展了一种新的兼具高的强度和形变热处理是将钢在奥氏体状态下经变4%,马氏体由于加工硬化,强度增髙良好塑性的结构钢,即相变塑性钢。这种形变(加工)后,接着进行淬火和回火的一种70kg/mm2,经形变后再进行时效将继续增钢的Ms温度在196℃以下,由于形变使热处理工艺。因奥氏体加工温度的不同,加强度28kg/mm2,该钢的马氏体在200℃Ms(以及Md)温度提高,形变乂使碳化弥散这项工艺又可分为下列三类艺下回火时,从马氏体中析出E碳化,但经析出并增加位错密度,经冷却后得到部分(1)高温形变热处理;将钢在奥氏体的形变时效后发现,碳化物部分溶解,这时碳马氏体,在经拉力试验时一方面由于马氏稳定温度范围(>AC3。)形变后即进行炎。原子可能利用形变所形成的应力场扩散到体的较高加工硬化率,同时由于相变塑性,(2)中温形变热处理:将钢在奥氏体的由形变所新产生的位错处,从而钉扎位错,使应变(延伸)增加,因此缩颈开始较晚,这亚稳温度范围(低于ACI,但高于Ms)进行提高钢的强度。过高温度的时效(大于170类钢比常用的0.4C镍铬钼钢具有较大的形变(不产生珠光体或贝氏体相变),称为温℃),使碳原子钉扎位错的作用减弱,因而强度和塑性。由于相变塑性钢在拉力下具加工,然后立即淬火和回火强化效果较小。有很好塑性,因此也具有较高的断裂韧性。(3)混合形变热处理:将钢先在奥氏体18Ni型马氏体时效钢在相同强度水平下其稳定温度范围形变后,接着冷至中温至中3低碳马氏体的应用断裂韧性可大大高于马氏体时效钢。相变温亚稳区进行温加工,然后立即进行淬火和低碳马氏体具有相当高的强度,很好塑性钢也存在氢脆问题。回火的塑性和韧性,以及良好的冷加工性、可形变热处理不能应用于大件和焊接由表1可见,高温形变热处理只使强度焊性和热处理形变小等优点,在工程产品件形变来强化相变塑性钢也有其略为提高,这是由于钢经热加工后,钢中的上颇多应用局限性。利用马氏体在加热时进行逆转位错密度并不增加,只是细化了奥氏体品由于低碳钢的淬透性甚差,因此一般变,可以反复相变使产生应变来代替形变粒,从而细化了马氏体片,因而使强度脐有以低碳合金钢淬火得到低碳马氏体来加以热处理。相变塑性钢已成为新型超高强度提高应用。如深水壳体,高压容器等应用低碳不锈钢,在工业上得到应用。钢经中温变形使奥氏体内具有较高的低合金钢,屈服强度达110kg/mm以上(经位错密度,经转变成为马氏体后就使马氏低温回火)而低温韧性很好。我国应用低8马氏体组成复合材料体内具有较高的位错密度,从而强化了马碳合金钢淬火并低温回火来代替中碳合金6.1马氏体定向强化氏体,使奥氏体晶粒细化,并在亚稳区经形钢的调质处理,获得可喜的成就;有的机件根据合金定向纤维强化(复合材料)的变使碳化物析出。由于奥氏体内析出碳化经换用低碳马氏体后,由于强度提高重量概念,设想将钢在转变时产生定向马氏体物,使奥氏体内含碳(及合金)量减少,这样成倍减轻,深受工人欢迎。后,可将钢的强度提高至接近理论值。为就提高了钢的Ms温度,使淬火后孪晶马氏使马氏体形成定向,必须解决两个基本问体的数量大为碱少,对钢的切性作出有益4马氏体时效钢题:1)先形成定向的奥氏体这可由奥氏的贡献。钢经混合形变热处理后,强度最超高强度结构钢往往韧性较差,但经妥体经形变和遇火得到退火织构来实现:2)使高,韧性最好。善设计钢的成分和组织就能解决这个矛盾,形成惯丬面变化最少的马氏体形变热处理虽有很多优点,但增加了如马氏体时效钢。条状位错型马氏体的韧为便于奥氏体形变及退火,应选择M形变工序,同时它不能应用于大的工件(短性较好,当含碳量很低时,它的韧性更好。温度低于温的合金。FeNi-Mn和Fe时间内达不到大的形变量)和焊接件(不能合金元素中,镍提高钢的韧性,并且在FeMo合金的Ms低于室温,而且也有条件施加形变),因此它的应用也有很大的局限Ni合金中,含Ni<30%淬火后仍呈条状马氏获得条状马氏体,可能是理想的材料。将性。形变热处理后不因形变的方向性及晶表1钢经不同处理并经200c回火2小时后的性质处理工艺维氏硬度抗拉强度kgmm2|屈服强度kgmm2延伸率%不形变,在50℃时效60分钟,淬火中温形变60%,在550℃时效60分钟,淬火726中国煤化工高温形变60%,在550℃时效60分钟,淬火CNMHG混合形变60%,在550℃时效60分钟,淬火22474科技則靳导报 Science and Technology Innovation HeraldScience and Tech6m科技创新导报工业技术铁碳合金状态图在热加工工艺中的应用宋恒润河北巨鹿职教中心河北巨鹿055250)摘要:铁合金状态图在制定造.儆逵,热处理哥热加工工艺方的应用关键词:铁碳合金状态圈应用锋造彀達热处理中图分类号:TG15文献标识码:A文章编号:1674-198X(2008)07(a)-0075-01铁碳合金是以铁为基础的合金,也是钢件的某些缺陷,如晶粒粗大,偏析严重,可温度都得参考铁碳合金状态图加以选择和铁的统称。它是工业上应用最广泛的合以通过热处理方法消除。所以铸钢件铸造铁碳合金状态图中组织转变的临界温金。铁碳合金状态图不仅是研究钢和铁的后必须进行热处理。度A1、A3、Acm是在极其缓慢的加热条成分,温度和组织结构之间关系的重要工件下测定的,而热处理中,加热并不是极其具,而且对生产实践颇有意义。它是制定铸2在锻造生产方面的应用缓慢的,故和临界状态相比发生一定的潘造、锻造和热处理等热加工工艺的依据。佥属材料的塑性越大,变形抗力越小,后现象,转变才能进行。与状态图上AI金属的可锻性好,反之则差。金属的可锻性A3、Acm相对应,通常把实际加热时临界1在铸造生产方面的应用取决于金属材料的化学成分,组织结构,变温度的位置用Ac1、Ac3、Accm表示。将铸造生产时,液态合金在充满铸型型形温度等。它们都与铁碳合金状态图有关。共析钢加热到Ac1时便发生珠光体向奥氏腔的过程中,有时伴随着结晶出现充型能提高金属变形时的温度,是改善金属体的转变,若继续升温奥氏体晶粒会增大力不足的现象。若充型能力不足,在型腔可锻性的有效措施。金属材料产生塑性变当亚共析钢加热到Ac1时珠光体转变成奥被添满之前,形成的晶粒将充型的通道堵形后,机械性能会产生明显变化,产生强度、氏体,此时的组织为奥氏体和铁素体。若塞,金属液体被迫停止流动,铸件便会产生硬度上升,塑性、韧性下降的加工硬化现继续升温铁素体也逐渐转变为奥氏体,温浇不足或冷隔等缺陷。影响充型能力的主象。在实际生产中,可采用再结晶退火的方度超过Ac3时铁素体完全消失,全部组织要因素有合金的流动性、浇铸温度等。浇法,消除加工硬化现象。当金属在高温下受转变为细而均匀的单一奥氏体。同样,若铸温度需参考铁碳合金状态图来选择,合力变形时,加工硬化和再结晶同时存在,不继续升温奥氏体晶粒会增大。过共析钢加金的流动性也与铁碳合金状态图有关过变形中的加工硬化随时都被再结晶过程热转变温度与亚共析钢加热情况相似,只浇铸温度对合金的充型能力有着决定所消除,变形后没有加工硬化现象是在Ac1-Accm的升温过程中,是二次渗性影响。浇铸温度越高,合金的粘度下降,不同化学成分的金属可锻性不同,碳体逐渐溶入奥氏体。超过Accm时,全部且因过热度高,合金在铸型中保持流动的般情况下纯金属的可锻性好,合金的可锻组织为奥氏体,但其晶粒已长大粗化。因时间长,故充型能力强;反之,充型能力差。性差。金属内部的结构不同,其可锻性有粗大晶粒的奥氏体冷却时会使转变产物的但铁碳合金温度过高铸件易产生缩孔、缩很大差别。纯金属及固溶体的可锻性好,晶粒粗大机械性能变坏,所以为控制奥氏松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷。故在保证而碳化物的可锻性差。由于奥氏体的塑性体的晶粒长大,应严格控制加热温度。热充型能力足够的前提下,浇铸温度不宜过很好,强度较低便于塑性变形。而且由于处理时的加热温度大都是将钢加热到临界高。依据铁碳合金状态图可以确定合适的存在的温度高于再结晶温度,在奥氏体区点以上某一温度,如完全火的加热温度浇铸温度。通常灰口铸铁的浇铸温度为进行压力加工,可以消除加工硬化现象,所是Ac3以上30-50℃,等温退火的加热温1200~1300℃,铸钢为1520~1620c。共晶以钢材的轧制和锻造经常选择在奥氏体单度是Ac3以上30~50℃(对亚共析钢)或成分的铁碳合金的结晶是在恒温下进行相区中的适当温度范围内进行。选择原则Acl以上20-30℃(对共析钢和过共析钢),的,此时液态合金从表层逐层向中心凝固,是开始轧制或锻造的温度不能过高,因温球化退火的加热温度是Acl以上20-30已结晶的固体层内表面比较光滑,对金属度过高会产生过热,脱碳和严重氧化等缺℃。正火的加热温度是Ac3以上30-50℃液的阻力较小。所以浇铸时它的流动性陷,使钢材机械性能降低甚至使锻件报废。(对亚共析钢)或Accm以上30~50℃(对过好,分散缩孔少,可使缩孔集中在冒口内,终锻温度也不能过低,因温度过低时,回复共析钢)。淬火的加热温度是Ac3以上30~有可能得到致密的铸件。因此在铸造生产和再结晶不能及时克服加工硬化现象,钢50℃(对亚共析钢)或Ac以上20-30℃(对中接近于共晶成分的铸铁,得到广泛的应材的塑性下降,变形抗力增大,可锻性变共析钢和过共析钢),所有这些温度的确定用。低碳钢由于凝固温度区间小,所以流坏,易导致裂纹产生,锻件破裂报废。对碳都离不开铁碳合金状态图动性也较好,而高碳钢凝固温度区间较大,钢而言,始锻温度一般比固相线低200℃左综上所述,铁碳合金状态图是制定铸结晶是在截面上一定宽度的凝固区内同时右,终锻温度约为800℃左右造,锻造,和热处理等热加工工艺的依据进行,由于初生的树枝状晶体使已结品固体层内表面粗糙,所以合金的流动性变差,3在热处理方面的应用铸件缩孔较大,且容易形成分散缩孔,偏析热处理是改善钢的性能的主要途径之严重。其次铸钢的融化温度比铸铁高的金属材料进行热处理时,更离不开铁多,且铸钢件冷却迅速,内应力较大。铸钢碳合金状态图。遇火,正火、淬火的加热Fe-20Ni-5Mn奥氏体进行大量形变,再经及加热温度控制,淬火后得到含高密度位强度,是马氏体应用的一个新方向。退火,获得较强的立方织构,又经应变并冷错的低碳铁素体基体上分布纤维条状马氏至液氮,得到80%的条状定向马氏体。体。据报道,0.1C-2Si钢经这种复合热处参考文献6.2马氏体一铁素体复合材料理,在含20-60%马氏体,强度和塑性均[1)徐祖耀著.马氏体相变与马氏体.科技出以热处理方法形成马氏体-铁素体复好。当延伸率为20~25%时合材料,可兼具强度和塑性。以低碳低合度达80kg/mm2,屈服强度达5V凵中国煤化工处理.中国劳动社会保障金钢先淬成全部马氏体,重新加热至(a+称价廉物美,值得推荐代替0.1CNMHG)两相区,使形成约0.3%C的奥氏体和体或奥氏体基体上含一定量细低碳铁素体,它们的数量比例由钢的成分体,阻碍位错的移动,同时提供足够的复合科技创新导报 Science and Technology innovation Herald75