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[讨论] SCr420H(相当于20Cr)渗碳淬火心部铁素体问题

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签到天数: 59 天

[LV.5]常住居民I

发表于 2023-3-4 13:35:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
北京中仪天信科技有限公司
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。

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签到天数: 1522 天

[LV.Master]伴坛终老

发表于 2023-3-6 07:53:56 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 254 天

[LV.8]以坛为家I

发表于 2023-3-5 21:50:21 来自手机 | 显示全部楼层
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
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签到天数: 425 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2023-3-7 09:54:06 | 显示全部楼层
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
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签到天数: 56 天

[LV.5]常住居民I

发表于 2023-3-7 16:28:04 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 314 天

[LV.8]以坛为家I

发表于 2023-3-8 12:19:35 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 59 天

[LV.5]常住居民I

 楼主| 发表于 2023-3-8 20:37:56 | 显示全部楼层
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。
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[LV.5]常住居民I

 楼主| 发表于 2023-3-8 20:40:18 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 59 天

[LV.5]常住居民I

 楼主| 发表于 2023-3-8 20:43:49 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 395 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2023-3-8 20:53:53 | 显示全部楼层
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,,,
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签到天数: 1522 天

[LV.Master]伴坛终老

发表于 2023-3-9 07:50:24 | 显示全部楼层
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。
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签到天数: 143 天

[LV.7]常住居民III

发表于 2023-3-9 08:20:16 | 显示全部楼层
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。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2023-3-9 13:29:17 | 显示全部楼层
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?
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签到天数: 367 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2023-3-9 15:41:40 | 显示全部楼层
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!
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[LV.5]常住居民I

 楼主| 发表于 2023-3-9 15:43:23 | 显示全部楼层
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。
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[LV.Master]伴坛终老

发表于 2023-3-9 15:45:52 | 显示全部楼层
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。
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[LV.5]常住居民I

 楼主| 发表于 2023-3-9 15:47:02 | 显示全部楼层
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。
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[LV.5]常住居民I

 楼主| 发表于 2023-3-9 15:50:20 | 显示全部楼层
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。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2023-3-11 08:08:40 | 显示全部楼层
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
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[LV.8]以坛为家I

发表于 2023-4-24 10:46:10 | 显示全部楼层
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。
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