关于强韧化处理的讨论

横笛吹雨

杨工，下一讲能否讲一下“快速加热淬火”的应用？
如应用范围、实例等。

所以因为

回所以因为超版：红阳厂（5103厂）的确是我原来所在企业的兄弟单位。能否提供以下你们当时采用的强韧化工艺？
孤鸿踏雪 发表于 2009-9-5 18:59

此工艺无特别之处，但是在热处理之前一定要经过锻造。热处理工艺如下：
预热温度：850℃，淬火温度：1275℃，分级温度：620℃，贝氏体等温淬火温度：260~280℃，保温时间：4h。回火温度：560℃×1.5h，4次回火。
淬火后奥氏体晶粒度控制在9~9.5#范围。

天山雪莲

模具钢的强韧化热处理：
      一、为错型板条马氏体的应用
      1.中碳合金模具钢的高温淬火：一般含碳量为0.35~0.55％之间的中碳钢经正常温度淬火，获得片状和板条状马氏体的混合组织。这两种淬火马氏体钢强高和韧性的影响是不同的。钢的含碳量愈高、正常淬火组织片状马氏体的比例愈高，钢的强度虽然有所增加，但断裂韧性减小。断裂韧性的这种变化是韧性较高的板条马氏体相对量增加的结果。提高中碳合金模具钢淬火温度，有利于在淬火后得到较大量的板条马氏体，提高钢的断裂韧性。5CrMnMo钢的加热温度由传统的830~850°C；提高到900°C淬火后获得几乎单一的板条马氏体组织，此时这种钢的强度、塑性和断裂韧性度达到最大值。同普通加热淬火相比，断裂韧性增加20％，达到360kg/mm3/2。

杨青海

深冷算不算呢?

天山雪莲

接上帖（22#帖）：
     3Cr2W8V钢选用高温淬火+高温回火的热处理工艺，把淬火温度提高到1140~1150°C，回火温度670~680°C，模具硬度控制在38~41HRC，钢的实际奥氏体晶粒度保持9~10级，能获得强韧的综合力学性能，消除了热冲压早期脆性断裂，模具寿命提高2~3倍。
     中碳模具钢高温淬火提到强度和断裂韧性的主要原因是，增加了马氏体合金度和抗回火稳定性，起到了固溶强化作用。
     所以，适当提高淬火温度增加位错型板条马氏体组织数量的热处理工艺，对中碳模具钢的强韧化有一定的实际意义。

zjjxtch

除了原材料及热处理以外锻造也是提高钢的强韧关键，以前也看到耿工提的“三墩三拔”锻造工艺现在几乎无人问津，大部分锻造只是打个形状哪有千锤百炼啊！

风来疏竹

关于材料强韧化处理的一个应用例子：

天山雪莲

接24#帖：2.高碳模具钢低温短时加热淬火
      高碳模具钢（含碳量大于0.7％的碳工钢和合金钢）大都是淬火后低温回火的高硬度状态使用。它虽然具有很高的硬度、强度及耐磨性，但由于塑性及韧性很低，静载荷及动载荷下的缺口敏感性很差，尤其是抗冲击过载能力显得特别不足，在使用中常常不是因为过度磨损而失效，而是因为折断而报废。
     适当控制高碳模具钢淬火加热时奥氏体中的含碳量，可以在淬火后减少甚至完全取消低韧性的片状孪晶马氏体，代之以高韧性位错型的板条马氏体，减少片状马氏体可能造成的脆性，使钢在保持高硬度的前提下，同时具备良好的韧性。
     低温短时加热淬火工艺的基本思想是低于A1温度充分预热，缩短高于A1温度的保温时间，借以控制奥氏体的含碳量，保证淬火时形成一定数量的板条马氏体。如W6Mo5Cr4V2冷冲压模具采用低温淬火工艺（1160°C淬火，300°C回火）可收到很好的强韧化效果；W18Cr4V冲孔模进行1180~1190°C低温淬火，530~550°C回火两次可保持硬度60HRC，使用寿命却大为提高。
     高速钢低温淬火，也是基于控制加热时奥氏体中的含碳量，改变马氏体精细结构的一种强韧化处理。

孤鸿踏雪

首先欢迎天山雪莲参与交流。
      接19#帖，今天介绍“多循环快速奥氏体化”：多循环快速奥氏体化又称超细晶粒淬火。已知多晶体材料的屈服强度与晶粒直径的平方根成反比，故如能获得超细晶粒组织，将使材料韧性显著提高。依据此理，使钢进行α←→γ多次循环相变，即可获得奥氏体的超细化晶粒。
     

天山雪莲

接27#帖：二、等温淬火获得等温高韧性的下贝氏体组织
      等温淬火可以显著改善高碳模具钢的强韧性，比较CrWMn钢的强度、塑性和韧性与硬度的关系可知，在同等的强度硬度水准下，等温淬火的塑性和韧性比普通淬火的高0.5~1.0倍左右。而在塑性和韧性相同时，等温淬火状态的硬度高4~6HRC以上。在硬度相同时，等温淬火高碳钢模具钢还有较高的耐磨性。
     根据对马氏体和贝氏体形态与机械性能的研究结果，等温淬火高碳模具钢具有较高的强韧性，其原因是高碳贝氏体性能优于高碳马氏体，并在等温淬火时取代了片状马氏体，避免了片状马氏体对钢的韧性可能造成的损害。
     为了充分发挥高碳钢模具钢等温淬火的强热变化效果，应注意工艺参数的影响：
     1.等温温度和时间的影响
     高碳模具钢在下贝氏体形成温度范围内降低等温淬火温度，强度不断提高，而塑性逐渐降低。通常在Ms~Ms+30℃范围内可以获得满意的强度和韧性。但等温时间不宜过长，多数情况下1h左右即可。长时间等温可能导致回火脆性发生。
    2.回火作用
    高碳模具钢等温淬火后进行适当的回火能进一步改善钢的韧性，因为等温淬火保留了一定数量的残奥，能最大限度地改善其韧性。回火温度一般不超过奥氏体的转变温度。CrWMn钢在200℃回火韧性最佳。另一方面，回火时间比普通淬火后的回火时间短一些，以不超过1h为宜。
      许多合金工具钢，由于下贝氏体等温转变速度较慢，采用普通等温淬火时，需要较长时间才能得到足够数量的下贝氏体组织。在这种情况下可采用所谓的“预淬等温淬火处理” ，即先将模块淬入Ms点一下某一温度稍作停留，得到少量马氏体，然后再将其转入贝氏体等温用的热浴进行等温转变，先得到的少量马氏体对贝氏体转变有良好的催化作用，故可大大缩短等温浴槽中转变所需时间，而马氏体再等问过程中保温也可得到一定程度的回火。

zsq

请教杨工:对高合金钢而言,快速加热确能细化A晶粒,但在此过程中又会有几个疑惑:1 A均匀化问题,快速加热短时保温一般不会使A很均匀,特别是碳化物(哪怕溶入的比常规少),是否不用考试虑,如要考虑,该如何解决? 2 晶粒细化对高合金而言除了A晶粒外,碳化物的细化似乎更值得关注,个人认为,碳化物的均匀化同样不可忽视,这点可能在工件的变形开裂上所起的影响尤为突出。正如杨工所说,快速加热细化对材料前期组织有明确要求,显然对碳化物的要求要通过预备处理才可使之达到要求,如何使碳化在预备处理中既能均匀分布又尽可能细小(应该说均匀化和细小化在热处理工艺参数上是有所区别的,不管实践中有无实用价值,在机理上弄清楚肯定是有百利而无一害的。对合金钢而言,个人认为真正弄通了碳化物就达到了相当境界了)   对本坛如杨工众多专家我是敬佩有加,也从众多发言中获益非浅,小辈如在此如有悖理妄言之处,还请杨工指点海涵,敬盼回复!

两湖两广两河山

强韧化处理，是一个即传统又新颖的话题。一般理解“强”与“韧”处在“翘翘板”的两头，此高则彼低。具有高强韧性能的零件，才真正具有高的疲劳性能。
1、碳含量对钢的强韧性能有最直接的影响。即便是含碳量处于“中碳”的结构钢，经过相同的热处理工艺处理，碳含量相差0.05％，强度和塑性指标迥异。
2、注意挤压零件设计给性能指标设置时的冗余，不要片面强调高强度指标值，给强韧性能的调节留下余地。
3、发挥热处理工艺对材料性能的调节功能（具体零件与材料、具体组织性能要求、具体应用工况，有具体的工艺对策），这正是热处理工艺兴味无穷的地方。

天山雪莲

钢的淬火组织中，除主要为马氏体外，还存在一定数量的残奥。长期以来，人们总认为残奥对工件服役寿命的影响是不利的，但近年来，在深入研究并分析残余相对钢强韧性影响方面，取得了进展，开发了一些新的淬火工艺方法。研究结果表明，只要残奥数量、形态及分布方式等方面加以合理而严格控制，是可以发挥其有利作用的。其有利影响主要体现在以下几的方面：
     1.残奥本身较软，塑性高，其存在可以防止应力集中发生，并对区域性变形有一定的缓冲作用，可以延迟裂纹扩展；
     2.保留适量残奥，可以减小淬火变形；
     3.利用“形变诱发相变”现象，使残奥在工件使用过程中转变成马氏体，以提高硬度和耐磨性，“形变诱发马氏体转变”可使应力状态有所缓和，结果是疲劳抗力得到提高；
     4.“相变诱发塑性”现象使应力集中得到缓冲，塑性提高等。因此，对于残奥，应积极研究其利、弊两个方面，寻找最佳含量及分布方式的工艺方法，以适应各种具体使用条件的需要。
试验及生产应用结果表明，Cr12MoV刚淬火后钢中残奥量增加，能显著提高多冲弯曲疲劳抗力和常规塑性、韧性。这是因为残奥是一种韧性相，能有效阻止裂纹的扩展和传播。

孤鸿踏雪

回30#楼（zsq）：首先感谢你的关注和信任！
      我个人认为快速加热淬火也是基于上述情况提出的，所以它的适用范围也应局限于低、中碳的碳素钢和低合金钢。

panlangqiao

关于45号钢的强韧化处理。内容参考《金属热处理》杂志。
“0保温”淬火对于45钢组织与性能的影响。
”0保温“淬火是指当工件达到淬火温度后无需保温，立即冷却的热处理工艺。与传统的淬火相比省去了工件透热和A均匀化所需的时间可以减少20-30%的能耗。（待续）

孤鸿踏雪

碳化物超细化淬火
     过共析钢中剩余碳化物愈小，分布愈均匀，钢的强韧度愈高，接触疲劳强度愈高。利用这一原理，GCr15轴承钢取得了显著的强韧化效果。其方法有两种；一种是将GCr15加热至1040℃保温30min，使过剩碳化物全部溶入奥氏体中，然后在620～550℃等温转变为细珠光体，或在450～370℃等温转变为下贝氏体，获得极细的碳化物（平均直径<0.1μm）；另一种方法是先高温加热使碳化物完全溶解，油冷淬火，获得马氏体加大量残余奥氏体，然后进行冷处理，或在300～350℃等温，消除残余奥氏体，并获得极细的碳化物，最后高频加热淬火并低温回火。

所以因为

杨工，请教一下，过共析钢GCr15是否可以用“亚温淬火”的方法，来取得强韧化的效果呢？

孤鸿踏雪

回36#超版：
      超版提出的问题不好回答。亚温淬火是针对中碳的亚共析钢提出的、在Ac1~Ac3之间进行所谓的双相区淬火。相对于这类钢的正常淬火（正常淬火称为完全淬火）而言，亚温淬火实际上是一种类似于高碳钢的不完全淬火。
而GCr15钢乃过共析的低合金钢（轴承钢或工具钢），这类钢的淬火温度本身是在Ac1~Accm之间，常称为不完全淬火，所以这类钢的正常淬火本身就有点类似于亚共析钢的亚温淬火（实际上也可以理解为双相区淬火）。
      一管之见，献丑了，还望超版给与斧正！

所以因为

麻烦杨工了，因为正好看到你在阐述GCr15轴承钢的超细化淬火，其作用也是得到强韧化效果，和亚共析钢的亚温淬火有相同之处，而且我们在下帖也正在讨论这一问题，所以，很唐突地提出来了！也确实不好回答，但是，还是再次想麻烦杨工解答下帖89楼提出的问题，虽然你在楼上已经基本回答了这个问题。谢谢了！
http://www.rclbbs.com/viewthread ... page%3D1&page=5

孤鸿踏雪

回38#楼超版：我看到了你所说的89#帖。本来应该在那里回复你，但这儿几个帖子正好都是讨论GCr15的细化或强韧化的，索性就在此处探讨：
     其实有一种GCr15双细化的淬火工艺：即先进行“1050°C×10min—320°C等温2h—710°C回火2h”的预处理，然后进行820°C的淬火和低温回火。之所以叫双细化，是指淬火后未溶碳化物微细化和晶粒超细化。
     由于它的淬火温度低于GCr15钢的正常淬火温度（840°C），所以也可以称之为亚温淬火，只不过这样称谓，突破了“亚温淬火是对于亚共析钢而言”的范畴。我个人的观点一直很明确：就是叫什么并不重要，关键是要弄清它的机理和机制！