渗碳淬火残奥和马氏体等级稳定控制在3级以内的方法？

352834643@qq.co

最近来了一个新项目，4320H材料，要求渗碳淬火（CHD550HV1=0.6-1.0），碳化物2级，马氏体和残奥3级。

我们现在的工艺是800℃温锻→等温正火（晶粒度6级或更细，无魏氏组织，无贝氏体）→车加工→渗碳淬火。

渗碳淬火是用的爱协林1.5吨的多用炉，甲醇+丙烷渗碳，中间有做缓冷工艺再二次加热，淬火温度是840。

但是从我们现在的数据来看，不管是870做碳氮共渗还是905做渗碳，都没办法做到马氏体和残奥稳定3级，偶尔有一炉会达到4级，而且要求3级的话，我们肯定要按2级或2.5级来内控。

问题：1、氮甲醇工艺+缓冷+二次淬火如何才能保证马氏体和残奥稳定3级？
2、深冷工艺能改善残奥到什么程度？
3、用真空渗碳能否达到马氏体和残奥稳定3级？

请大家不吝赐教！！！


附注：统计了10000个炉次的检测信息：

普通渗碳淬火工艺，有20%马氏体大于3级，10%残奥大于3级
碳氮共渗淬火工艺，有20%马氏体大于3级，1%残奥大于3级。
从目前的情况来看，我们倾向于加深冷工艺来保证残奥，但是马氏体的改善不好搞。
奥氏体转变成马氏体的时候，第一根马氏体会贯穿奥氏体晶粒，因此马氏体的针长相当于奥氏体最大晶粒直径。根据QCT262或者GBT25744，3级马氏体针长0.008mm。根据GBT6394，11级的晶粒尺寸为0.0079。相当于要保证奥氏体晶粒尺寸小于0.008，那么正火退火的晶粒必须要比0.008更小，不知道这个理解对不对？

zyglf117526

dzkyx1314 发表于 2024-4-18 13:03
首先先说正火晶粒度的控制，一般控制在6-8级的样子，这样子做的目的是基二两个条件，一是比渗碳更高 ...

您好，前辈，国内我们一般对渗碳钢，晶粒度要求6-8级的，，，正如苏工讲的，晶粒度6-8级的话，对应的马氏体针的长度22.5-45um。。马氏体级别远远5-6级了，，可实际生产中，马氏体级别都能控制在3级以内，说明渗碳淬火后，表面的碳原子阻碍了晶粒的长大，，，而楼主的马氏体针却达不到3级以内（二次加热淬火都无法达到）。。。。那能否说明楼主的渗碳工艺有问题？？工件渗碳后表面的碳原子阻碍晶粒长大的作用被削弱了？  也就是说表面碳浓度不够？




我忽然想起来，，，这个材料的碳合金系数为0.98，，要想达到0.8的表面合金碳浓度，最后的保护碳势大约得0.82  。。。楼主请展示下您的扩散降温保温碳势。。。

zyglf117526

suda 发表于 2024-4-18 11:19
8级晶粒度晶粒的平均直径是22微米，按25744的标准评级就是6级组织，6级晶粒度晶粒的平均直径是44微米，那 ...

可都忽略了表面渗碳后，碳原子对奥氏体晶粒的钉扎作用，会抑制奥氏体晶粒长大的 所以说  同样的材料，，渗碳淬火表面的晶粒度，跟心部的晶粒度是不同的。。也正说明了碳原子的影响

zyglf117526

1、氮甲醇工艺+缓冷+二次淬火如何才能保证马氏体和残奥稳定3级？
2、深冷工艺能改善残奥到什么程度？
3、用真空渗碳能否达到马氏体和残奥稳定3级？

4320H，对应国标就是20CrNi2MoH,该材料的合金系数应该是0.98，在爱协林上位机上模拟一下碳浓度分布。。。这个材料直接淬火也是能满足您的要求的。。您说的带中冷的工艺，按理来说是一定能保证的。。硬化层这么浅的产品，中冷工艺显得有些不太合适了。。。深冷工艺能改善残奥到什么程度？这个看您深冷的工艺流程了，一般渗碳淬火后深冷（对于这个材料，若残奥量大的话，深冷前建议做假回火，防止开裂），然后低温回火，残奥能控制在2级内，对马氏体针没有太大影响。用真空渗碳能否达到？  真空渗碳只是在内氧化，外观，这方面优于气体渗碳。。建议您把金相图片上传一下，没图不好发表意见

dzkyx1314

请问楼主是马氏体达不到，还是残奥达不到。

感应热处理

考虑一下渗碳工艺，渗碳的强渗碳势，扩散温度，时间。

noyarc

看把等温改成球化退火，同时调低淬火温度

352834643@qq.co

dzkyx1314 发表于 2024-4-17 12:58
请问楼主是马氏体达不到，还是残奥达不到。

普通渗碳淬火工艺，有20%马氏体大于3级，10%残奥大于3级
碳氮共渗淬火工艺，有20%马氏体大于3级，1%残奥大于3级。
从目前的情况来看，我们倾向于加深冷工艺来保证残奥，但是马氏体的改善不好搞。
奥氏体转变成马氏体的时候，第一根马氏体会贯穿奥氏体晶粒，因此马氏体的针长相当于奥氏体最大晶粒直径。根据QCT262或者GBT25744，3级马氏体针长0.008mm。根据GBT6394，11级的晶粒尺寸为0.0079。相当于要保证奥氏体晶粒尺寸小于0.008，那么正火退火的晶粒必须要比0.008更小，不知道这个理解对不对？

352834643@qq.co

感应热处理 发表于 2024-4-17 13:07
考虑一下渗碳工艺，渗碳的强渗碳势，扩散温度，时间。

我们有碳氮共渗，带中间缓冷，也达不到全部3级，马氏体有10%的炉次是4级及以上，残奥是百分之一。统计数据来源于10000个炉次。

352834643@qq.co

noyarc 发表于 2024-4-18 07:57
看把等温改成球化退火，同时调低淬火温度

相当于保证原始晶粒度？

yjfhyjfh

淬火介质可以考虑更改一下。

noyarc

352834643@qq.co 发表于 2024-4-18 09:00
相当于保证原始晶粒度？

主要控制残奥和马氏体

dzkyx1314

352834643@qq.co 发表于 2024-4-18 08:56
普通渗碳淬火工艺，有20%马氏体大于3级，10%残奥大于3级
碳氮共渗淬火工艺，有20%马氏体大于3级，1%残 ...

     你前面的解释非常正确，但是后面说”正火退火的晶粒必须要比0.008更小“这倒不至于，也不用这样子，正火或者退火控制合适的晶粒就好，主要控制渗碳组织不粗大，然后通过缓冷和二次淬火来实现马氏体等级。
     这个材料要求3级马氏体，而且是完全理解标准的检测（有的厂家要求≤2级，做出来都是1级），是需要一定的控制能力的。这也是我问马氏体还是残奥的原因。
     另外就是缓冷后的组织你们有没有看过？

suda

352834643@qq.co 发表于 2024-4-18 08:56
普通渗碳淬火工艺，有20%马氏体大于3级，10%残奥大于3级
碳氮共渗淬火工艺，有20%马氏体大于3级，1%残 ...

晶粒度和马氏体级别的对应关系：3级马氏体对应11级的晶粒度，这个理解是正确的，日本企业的一些渗碳产品，它的要求就是检淬火后的表面马氏体组织的实际晶粒度，而不是马氏体针的长度。
11级的实际晶粒度在生产中确实很难保证，有时候一个晶粒大一点，按10级评，马氏体就得判4级了。
最后的实际晶粒度主要跟二次淬火时的温度和保温时间有关（当然原始组织的晶粒大小也会有影响），所以控制晶粒大小的最有效的手段是在满足各项指标的前提下，尽可能选择下限淬火温度，感觉840还是有点高啦，不妨降低一点试试。
常规正火温度要比淬火温度高，所以正火后的实际晶粒度会在11级以下的。

zyglf117526

suda 发表于 2024-4-18 10:42
晶粒度和马氏体级别的对应关系：3级马氏体对应11级的晶粒度，这个理解是正确的，日本企业的一些渗碳产品 ...

而实际生产中，也不可能要求11级的晶粒度的，机加工起来废刀。一般国内要求6-8级。。。 感觉楼主走进死胡同了，，。。还有就是楼主也没讲是局部马氏体针粗大，还是整体。。。。接下来可能还会引出临界变形度的问题    粗晶、混晶

zyglf117526

352834643@qq.co 发表于 2024-4-18 08:59
我们有碳氮共渗，带中间缓冷，也达不到全部3级，马氏体有10%的炉次是4级及以上，残奥是百分之一。统计数 ...

您最好上图，，您讲的马氏体针3-4级，是局部还是整体的。。。。。

suda

zyglf117526 发表于 2024-4-18 10:59
您最好上图，，您讲的马氏体针3-4级，是局部还是整体的。。。。。

8级晶粒度晶粒的平均直径是22微米，按25744的标准评级就是6级组织，6级晶粒度晶粒的平均直径是44微米，那就是超过6级的组织。如果按理论来，就是这样的结果，不太好理解吧

352834643@qq.co

zyglf117526 发表于 2024-4-18 10:59
您最好上图，，您讲的马氏体针3-4级，是局部还是整体的。。。。。

我加了您的微信，请通过一下，7215号

zyglf117526

dzkyx1314 发表于 2024-4-18 10:39
你前面的解释非常正确，但是后面说”正火退火的晶粒必须要比0.008更小“这倒不至于，也不用这样子， ...

前辈您好。这就又引出另外一个问题了，，比如说我渗碳前的晶粒度是3-5级（无混晶），在正常的渗碳工艺下，渗碳淬火。。晶粒会细化吗？换言之，3-5级的晶粒渗碳淬火后会细化至6-8级吗？？有没有这方面的实验？

zyglf117526

352834643@qq.co 发表于 2024-4-18 11:22
我加了您的微信，请通过一下，7215号

谢谢。没收到您添加微信的验证信息

dzkyx1314

zyglf117526 发表于 2024-4-18 11:39
前辈您好。这就又引出另外一个问题了，，比如说我渗碳前的晶粒度是3-5级（无混晶），在正常的渗碳工艺下 ...

    首先先说正火晶粒度的控制，一般控制在6-8级的样子，这样子做的目的是基二两个条件，一是比渗碳更高的温度，，二是合适的晶粒奥氏体不容易长大，在后序渗碳长时间保温过程中不会长大。
    如果做得太粗，本本身晶粒就粗大，就是奥氏化有细化，先天不足，后天也好不哪里去了。针对你说的3-5级也差不多就是这个情况，先天太粗，渗碳奥氏体过程会有一个细化，但是初始太粗了，细化的就有限了；还有就是细化程度也渗碳工艺有直接关系，这种数据我没有特意收集过。
    再说正火晶粒太细的问题，一般情况默认太细是因为正火温度不足（没有做到比渗碳温度高），这样子做出来的细晶粒，在渗碳淬火过程容易异常长大。（另外还有特殊材料 ，加了阻碍晶粒长大微量，不在这个讨论范围）