20CrMo碳氮共渗芯部马氏体粗大跟锻后组织的影响

dzkyx1314

现在生产的20CrMo摩托车凸轮，芯部个别组织偶尔粗，毛坯供应商为三大家，不知道是那一家，现在对三个厂家毛坯分别取样三件，一件做锻后金相
另外两件随炉生产，大家帮分析下。先上传一家两件样品都粗大的供应商。 我们的产品都不经过正火，锻造后直接碳氮共渗淬火。同样材料的小件基本没有见过
芯部马氏体粗大，在100倍放大下都是很很细小的，别的产品取样部位壁厚一些。

ZX771

回复 1# dzkyx1314

戴工，你的样件金相组织为带状分布的变形晶粒，不像是加热锻造的，是这样吗？

dzkyx1314

回复 2# ZX771


      我也就是奇怪啊，怎么晶粒都破碎细带状，可是有一点更奇怪，就这样的组织，做出来的产品芯部组织也不是都粗大，只是个别的粗，最后一张图就是组织不粗大的芯部图片，锻后组织我都看过了，都是这样的子。 现在搞不清楚影起芯部氏体粗大的真正原因。我们这个产品要经过几次锻压，这种组织可能是最终锻温度低了造成的。
我们现在都不正火的，因为是小件，老板也不想增加成本，以前做过正火，可是正火后的组织也不好。现在再来一个厂家图片和以前正火的图片，正火件现在搞不清楚是哪个供应商的了。

JUNE__TT

会是组织遗传么

天天小非

同意四楼的观点，粗大晶粒遗传是造成渗碳后马氏体粗大的主要原因。
采用同样的正火工艺，不同的毛坯产生的晶粒大小不可能完全一样，特别是锻造过热组织，在一次正火后无法完全消除晶粒粗大现象，渗碳过程无法细化晶粒导致马氏体粗大。该现象我们曾经做过相关实验。

dzkyx1314

回复 5# 天天小非


     以小非专家的观点，我这个芯部马氏体粗大，主要还是由于锻造加热温度过高，晶粒粗大，造成了组织遗传，可是我对毛坯金相分析，是在
找不出组织遗传原因，只是发现终锻温度低，晶粒没有能再重结晶，就保留下来成了非等轴晶粒。可是金相分析，发现这种非等轴晶粒并不是影响
渗后马氏体粗大的原因。以前没有做金相分析时，还以为是锻后组织粗大，一直是这个观点，可现在看来，锻后组织是很细小，就搞不明白怎么会事了。
请小非专家能帮助解说下，在此感谢。

WXH6255

分别做一下本质晶粒度。

dzkyx1314

回复 7# WXH6255


     我想这个应该与本质晶粒度无关，因为相同材料的其它形状产品未曾发现芯部组织粗大， 还有我们碳氮共渗温度是870度，在炉强渗扩散时间合
起来不也就三个小时的样子。从渗后可以看出，同一个工件上如果晶粒细小的都很细小，如果粗大就特别明显。就像上面说的，也在考虑组织遗传性，可是又怎么
才能确定是不是由于锻造加热温度高了，晶粒粗大造成遗传。还有就是算是温度高点，后面的锻造比还是比较大的，而且经过几次锻压，就是粗大晶粒也
打碎了，从锻后组织可以看出这点。

ZX771

回复 8# dzkyx1314

我认为这个20CrMo产品工艺过程存在两个方面问题：
1.成型工艺不良：毛坯锻造温度过低，热成型工艺蜕变为冷变形过程，从原始组织金相图片存在的大量变形晶粒充分说明这一点。冷变形金属再结晶后晶粒度除与加热温度、保温时间有关外，还与金属的预先变形程度有关。当变形程度很小时，金属不发生再结晶，因而晶粒大小不变。当达到某一变形程度后，金属开始发生再结晶，而且再结晶后获得异常粗大的晶粒。随着变形程度的增加，由于各晶粒变形愈趋均匀，再结晶时形核率愈大，因而使再结晶后的晶粒逐渐变细。这种冷变形组织无论正火还是渗碳温度超过材料再结晶温度，晶粒长大是必然结果。请参考下面推荐的文件1.
2.正火工艺不当：从正火组织图片看到的是上贝氏体，说明正火冷却方法不适合。奥氏体没有经过P+F两相区，而是快速闯入A→B转变带，没有机会使粗大组织得到细化。应当正确采取等温正火工艺，让过冷奥氏体在B区以上温度进入P+F区，通过形核、扩散转变细化晶粒。这点请参考推荐的文件2.

文件1：

文件2：

dzkyx1314

回复 9# ZX771


      现在的问题就是成形工艺已经确定，不可能更改，就算是带状组织，厂里也认为不影响后序使用，还有一点，我上面说，这种组织碳氮
共渗也不是晶粒都会长大，只是偶尔出现，现在还想明白这是为什么？
那个正火组织是以前做试验的，因为没有等温设备，我记得当是900度吧，冷却是风冷的，不过从这个组织我感觉到一个问题，那就是如果我们的这种锻后进行渗
碳的话，可能全部都会组织粗大。
我对双友这个毛坯厂家进行了两个批次毛坯抽检，锻造组织都不良，可是渗后检测并未发现晶粒粗大现象，双友以前是用煤炉加热，后来改用中频了。另外两个厂家
是温州的，怀疑由于限电，可能是用的煤炉加热。我现在最想弄明白的一个问题的就是，像我们这样，锻后直接碳氮共渗，芯部组织粗的原因是因为锻造组织不良还是
锻造过热晶粒粗，最终碳氮共渗的时候晶粒恢复或者更趋向于长大。

ZX771

回复 10# dzkyx1314
毛坯锻造按理是在材料的始锻温度与终锻温度区间进行，即便如此还需要进行正火用以纠正可能形成的锻造组织缺陷。以上锻造毛坯图上见到的都是变形的铁素体晶粒，表明这个成型过程最后是在终锻温度以下完成的，存在冷变形因素。前面推荐的文件1有叙述变形程度与再晶之后晶粒度大小的关系，其中提到一个临界变形程度的概念。材料碳氮共渗组织粗大正与这个有关。材料变形程度小于或大于它晶粒不会过分长大，如果哪怕某个区局部满足这个临界变形程度，再结晶得到晶粒就粗大了。

dzkyx1314

回复 11# ZX771


    感谢解答，以前在学习形变热处理看到过这方面的介绍，可是我有几点疑问，第一就是，这个产品都是流水线式做业，锻压是一个一个的
锻压的，模具是固定的，每道锻造比固定了，如果说处于锻造比临界区间，怎么就是偶尔粗大，或者同一批两件，一件粗大，另一件很细小。
第二个疑问，如果处于锻造比临界间，那我如果正火，加热后奥氏体晶粒一定长大，不是要二次正火才能消除粗大晶粒，

ZX771

我觉得大量变形晶粒存在使材料组织处于一种不稳定状态，可靠的方法是采取正火改善。这种小型零件普通正火不易达到目的，原因是出炉冷却速度太快，会发生贝氏体转变粗大奥氏体晶粒直接走无扩散相变的道路，结果组织不会细化。应当冷到B区域上方的P+F区等温完成P和F形核生长细化晶粒。
  这种材料高温组织遗传性不强，我认为一次完美的正火工艺过程可以把不良组织纠正过来。

dzkyx1314

回复 13# ZX771


      原来是这样，因为我之前一起认为正火细化晶粒是加热时细化奥氏体，所以才会说一次正火可能不能消除，现在看来，
通过采用正火，让珠光体和铁素体重新形核，就会得到细小等轴均匀的正火组织。以前还一直认为正火靠的是细化奥氏体晶粒，
现在才知道正火想要得到的是均匀细小珠光体和铁素体组织。非常感谢。