SCr420H（相当于20Cr）渗碳淬火心部铁素体问题

williswon

如题，SCr420H材质（相当于国标20Cr），Φ18直径的轴，竖立热处理，工艺渗碳淬火+低温回火；
大致工艺如下：渗碳温度930℃，淬火温度860℃，淬火油为出光US，最大冷却速度约108℃/s，油淬时间20分钟，油温60℃；
金相检验时，发现距表面深度2.0mm附近处有较多的块状铁素体，心部硬度可达到40~43HRC，如附件照片所示；

为解决这一问题，测试了更高的渗碳温度，如970℃，但淬火后这个铁素体依然存在，几乎没有明显的改观；
从这一点上就排除了由于渗碳温度不足的未溶铁素体问题，另外，从形态上来看，这个铁素体应属于在晶界处析出的先共析铁素体。

相同的热处理条件，测试了另一款淬火油，属于等温油，最大冷速85~90℃/s，整个心部都未发现这个形态的铁素体，但贝氏体含量较多，心部硬度只能达到32~35HRC。

上述的问题经过若干次测试，经屡试不爽；

于是，本人就非常疑惑，为什么冷却速度更快的淬火油反而会出现先共析铁素体呢？

而相同直径的8620H材质，相同的热处理条件则没有上述问题。

不知道各位有没有类似的经历，希望分享一下。若有该材料的CCT曲线也请分享一下。

dzkyx1314

铁素体是只在1.5-2.0处有呢，还是其它深度也有？
芯部硬度检测在什么深度测量的？
该铁素体呈沿晶和小块状，属于先析铁素体。

412104999

淬火油冷速说的都是在某一温度的最大冷速，不是全程都是这么高，可能是你这个油在高温时冷速没有后来那种油冷速快，所以在铁素体析出的那个温度冷速不够导致析出了铁素体。这个温度

东方三白

两种油的冷却曲线能不能发出来看一下，还有这两个油分别使用多久了

热处理小h

是什么炉型呢，淬火前停留时间过长也有可能出现先共析铁素体。

沉浮

淬火时不应该出现这种情况的，可能是你工件装炉两过于密集，也可能是你淬火油某段冷速过低。

williswon

dzkyx1314 发表于 2023-3-6 07:53
铁素体是只在1.5-2.0处有呢，还是其它深度也有？
芯部硬度检测在什么深度测量的？
该铁素体呈沿晶和小块 ...

铁素体只在这个深度才有，心部硬度测量的轴中心部位和R/2处。

williswon

沉浮 发表于 2023-3-8 12:19
淬火时不应该出现这种情况的，可能是你工件装炉两过于密集，也可能是你淬火油某段冷速过低。

即使做几个样品也是这样的结果，所以排除了装料过于密集的问题。
同时处理的SCr420H和8620H同尺寸规格的零件，8620H没有这个先共析铁素体，SCr420H多次测试都是这样的结果。

williswon

412104999 发表于 2023-3-5 21:50
淬火油冷速说的都是在某一温度的最大冷速，不是全程都是这么高，可能是你这个油在高温时冷速没有后来那种油 ...

我也怀疑过这个问题，但最终还是排除了。

采用85~90℃/s最大冷却速度的等温油淬火，反而不存在这个先共析铁素体体，心部组织主要是低碳马氏体和粒状贝氏体。心部硬度与这个US淬火油的相比要低一些。

子玄

首先油温60℃是淬火后油温？还是设置油温，看金相图片是冷却不够，每种淬火油温度区间的冷却速度是不一样的，你是不是装炉量非常多，直径18，油里冷20分钟，，搅拌速度是不是设置不合理，，
有个实际案例解释，高碳钢淬油硬度低于160℃碱槽硬度，，，

dzkyx1314

williswon 发表于 2023-3-8 20:37
铁素体只在这个深度才有，心部硬度测量的轴中心部位和R/2处。

就这个深度有其它深度没有，这个事情值得推敲了。你是多用炉吧，这样子你在料筐的前面中间和后面各抽1件对比一下。中间的尽量抽埋在里面的。
先把这3个数据做出来看。

zfzdda

没遇到这种情况，这种圆钢材质会不会不稳定，建议化验一下材质。
直径18mm圆钢调质都是比较头疼的事，经常硬度不均匀，有时候地条钢，硬度根本上不去。

Ashin

dzkyx1314 发表于 2023-3-9 07:50
就这个深度有其它深度没有，这个事情值得推敲了。你是多用炉吧，这样子你在料筐的前面中间和后面各抽1件 ...

您好，这样做的目的是看零件铁素体位置是否具有一致性、确认炉温是否在正常吗？

zhaodelai321

表面有铁素体，芯部没有，这就怪了，应该材质有问题啊，成分不均匀啊！

williswon

zfzdda 发表于 2023-3-9 08:20
没遇到这种情况，这种圆钢材质会不会不稳定，建议化验一下材质。
直径18mm圆钢调质都是比较头疼的事，经常 ...

材质经分析是没有问题的。

dzkyx1314

Ashin 发表于 2023-3-9 13:29
您好，这样做的目的是看零件铁素体位置是否具有一致性、确认炉温是否在正常吗？

对的，主要看温度均匀和转移时间的影响，所以为什么中间我说要尽量拿埋在里面的。

williswon

zhaodelai321 发表于 2023-3-9 15:41
表面有铁素体，芯部没有，这就怪了，应该材质有问题啊，成分不均匀啊！

一开始我也有跟你一样的怀疑，怀疑材料由于偏析的因素，导致渗碳温度下合金元素贫化区没有完全奥氏体化。甚至我一度将渗碳温度升高到970℃，但最终依然存在。
但是，在等温油淬火后的金相组织分析后，这个怀疑被排除了。

当然，炉温是否准确，我也进行了测试，都被排除了。

williswon

沉浮 发表于 2023-3-8 12:19
淬火时不应该出现这种情况的，可能是你工件装炉两过于密集，也可能是你淬火油某段冷速过低。

我当时有看过20Cr的CCT曲线，发现在高温区有一个先共析区，当时没有在意。

现在想起来可能与这个有关系，在某一深度处出现先共析铁素体，还是需要淬火油的冷却速度与CCT曲线。

但是，现在想要再研究这个CCT曲线时，又找不到了。

zfzdda

具体渗碳工艺是怎样的？强渗和扩散时间分别是多少，感觉扩散时间偏少也有可能

zhou1556

扩散完成后，我建议可以适当延长保温时间，淬火温度调整至870左右，个人认为跟淬火温度有关系。