关于强韧化处理的讨论

lwklwk

向前辈学习了

lvjian923

加了Nb在热处理时有温度要求的   我有相关钢种1Cr12Ni2WMoVNb的回火资料 400-500度左右回 ...
psmwl 发表于 2010-11-8 14:47

    我公司这个材质只正火，没有经过回火的过程，为什么对延伸率有反向影响呢？正火的温度在900度。

psmwl

我公司这个材质只正火，没有经过回火的过程，为什么对延伸率有反向影响呢？正火的温度在900度。
lvjian923 发表于 2010-11-8 16:39

  
    回火温度升到620'C时， M2x 相消失．M23c 6成为主要的析出相 且随回火温度进一步升高，M23 c 6出现聚集长大。此时钢的室温强度降低，韧性升高 与简单的I2％Cr钢不同的是． 含有w、Mo、V、Nb的GX-8钢， 其抗蠕变性能， 高温回火(高于600℃)者要比低于600'C回火者高 这是因为在600℃ 以下， 钢中的主要析出相为M，x， 因M x 稳定性低， 在550'C蠕变试验过程中， 会向M C 转变， 增加了金属的动畸变能， 因此抗蠕变能力低 经600℃以上温度回火处理， 钢中析出相主要是M23c 6， 复杂台金他的M 23C6型碳化物的稳定性好， 不再向其它相转变， 聚集长大倾向低。因此， 虽然瞬时强度 持久强度有所降低，但蠕变抗力反而有所提高 经680℃ 回火处理的薄膜透射电镜照片、其组织为板条马氏体，M23 C 6型碳化物、球状颗粒厦初生NbC。

这个是抄来的  和你的钢号也不一样  仅供参考。。。
含铌元素合金钢都有点怪 不同温度有不同的性能
    含铌元素合金钢在700-900不但存在相变诱导的两相区脆性，同时钢中的Nb在谁温度范围内主要沿奥氏体晶界析出nbcn，加剧了晶界应力的集中 使钢在奥氏体低温域也出现一定脆性，其脆性低谷温度范围为600-930 。   

   详情请参考 《Nb 微合金钢的高温塑性研究及应用》一文   文中试验出  含铌中碳钢应该在1000度进行高温拉伸 1000度是奥氏体稳定区 断口金相为贝氏体+马氏体。 1130度到1300度的断口是粗大的马氏体。。。。。。看了半天没看明白  这玩意真的有点神奇   波浪形的物理曲线。300度一下韧 400-500脆 600 再韧 700-900脆 1000度又韧  1100-1300再脆。  还算有规律。  你所用的900度  正好在脆性范围之内。。。建议1000度左右。
    呵呵  这个也是抄的  我不是做元素研究的  只能把所看到的 抄给你参考。。。。

psmwl

我公司这个材质只正火，没有经过回火的过程，为什么对延伸率有反向影响呢？正火的温度在900度。
lvjian923 发表于 2010-11-8 16:39

    Nb微合金钢的高温塑性研究及应用-
袁伟霞 《Nb微合金钢的高温塑性研究及应用》 武汉市

摘要：研究了国内工程中大量应用的中碳Nb微合金钢的高温塑性，得出了其脆性温度范围及其特征，分析了其脆性主要影响因素，并结合实际生产过程中出现的表面裂纹，对生产工艺参数和高温特性进行了综合分析。
关键词：Nb微合金钢  高温塑性  塑性低谷  表面裂纹

1 前言
随着钢产品向优质低耗高效化方向发展，微合金元素在钢铁产品中用途越来越广，用量越来越大。连铸技术的大力发展使连铸微合金钢的产量大大增加。与普通钢相比，微合金钢的连铸裂纹敏感性较强，生产难度较大。这些元素在高温下析出碳化物、氮化物及碳氮化物，使钢的脆性明显提高，铸坯表面裂纹发生率较高。连铸坯表面裂纹的形成与钢的高温塑性密切相关，采用高温热模拟试验方法可以模拟连铸条件下钢所承受的应力应变组织变化。本文采用Gleeble-2000热模拟试验机测定了工程结构用含Nb钢的高温塑性，对其高温状态下的组织形态、断裂方式、碳化物析出等进行了形态研究，并对该研究结果在实际生产中的应用进行了分析讨论。

2 试验方法
所研究试样取自连铸大板坯，试样尺寸为Φ10mm×120mm，试样化学成分及对比试样的化学成分如表1所示。
表1  试验钢及对比试验钢化学成分                    %
钢种    C    Si    Mn    P    S    Al    Nb    N
A    0.154    0.256    1.398    0.012    0.007    0.026    0.024    0.0042
B    0.174    0.410    1.500    0.016    0.013    0.034    -    0.0042

高温塑性测试在Gleeble-2000热模拟实验机上进行。试验前测试室内先抽真空，然后采用氩气保护，以20℃/s的速率升温，达到1350℃后保温3min，然后以20℃/s的冷却速度降温至试样的拉伸变形温度，保温3min后以一定的应变速率进行高温拉伸试验，拉断后立即进行快速冷却以保留试样在试验温度下的组织形貌。图1为试验过程中工艺参数变化示意图。
采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对试样断口的组织形貌和析出物进行观察分析，同时采用电解相分析的方法对试样断口部分进行分解，得到高温拉伸试验条件下析出物的数量，并将之与未进行拉伸的静态保温析出量进行了对比分析。
3 试验结果与分析
3.1 含Nb钢高温塑性特点
图2为含Nb钢及对比钢种B在高温试样拉断时断面收缩率随温度的变化曲线。可以看到所试验钢种的高温塑性呈现明显的规律，在1300℃以上塑性很差，1300~1000℃范围内试样具有良好的塑性，断面收缩率保持在80%以上；试验温度降低至1000℃以后塑性又显著降低，在750~800℃塑性降低至低谷，断面收缩率在30%以下；随后随着温度的降低，塑性又缓慢回升。从两个钢种的塑性比较可以看出，B钢种塑性低谷窄而深，而含Nb钢塑性低谷略浅，但温度范围宽，在930℃左右，断面收缩率才达到60%。

3.2 应变速率对高温塑性的影响
试验过程拉伸应变速率显著影响试样的高温塑性及高温强度。图3为不同试验温度条件下应变速率对断面收缩率的影响。在不同试验温度下，应变速率对高温塑性的影响不同。在750℃低温脆性区和1300℃高温脆性区进行拉伸，随着变形速率的降低，断面收缩率显著降低。而在1000℃条件下进行拉伸，应变速率对高温塑性影响不大。高温塑性的这一特点与这一温度区的组织转变有关。1300℃进行拉伸，随着应变速率的降低，高温奥氏体晶界的低熔点组元偏析增大，奥氏体晶粒粗化，应力分布不均匀，晶界应力集中严重，变形能力降低；在750℃奥氏体/铁素体两相区，应变速率的降低意味着应力诱导相变时间的大大延长，进一步促进薄弱的沿晶低强度相的形成，必然导致其塑性的降低。在1000℃奥氏体稳定区，应变速率的降低对其组元偏析、组织转变、晶粒度等均无显著影响，使该温度区域始终保持良好的塑性。

3.3 试样断口形貌及金相组织
试样不同的高温塑性与其组织结构的变化密切相关。试样断口组织为贝氏体、索氏体和沿奥氏体晶界呈网状分布的铁素体。由于晶界铁素体薄膜的存在，破坏了组织的连续性，降低了晶界强度，使其塑性大幅度降低。由于试样在两相区停留的时间延长，铁素体网状薄膜层加厚，初生的铁素体薄膜的强度仅为基体奥氏体强度的1/4，造成晶界部位的应力进一步集中，导致其塑性显著降低。
试样高温断口的组织为，1000℃条件下断口组织为贝氏体+马氏体组织，1130℃条件下断口组织为粗大马氏体组织。

3.4 含Nb钢塑性低谷特点
与钢的基体成分相同，仅仅不含Nb的B钢种相比，含Nb钢的塑性低谷温度范围宽得多。在B钢种，存在奥氏体铁素体逐步相变的两相区脆性，使其在760~840℃范围内出现显著的塑性低谷，其最低塑性仅为16.4%。与此相比，含Nb钢在700~900℃温度范围内不仅存在相变诱导的两相区脆性，同时由于钢中Nb在该温度范围内主要沿奥氏体晶界析出NbCN，加剧了晶界的应力集中，使该钢种在奥氏体低温域也出现一定的脆性，其脆性低谷温度范围为600~930℃，最低脆性值21.6%，比B钢种高，这在一定程度上体现了Nb在钢中的强韧化作用。
对高温拉伸试样的电解相分析表明，850~900℃为其碳氮化物析出峰值温度范围，高于或低于此温度后析出物含量显著降低，对塑性的影响也大大降低。因此，奥氏体/铁素体两相域的脆性和奥氏体低温域的碳氮化物析出使含Nb钢的塑性低谷温度范围显著高于B钢。

4 铸坯裂纹分析及生产工艺优化
众所周知，碳含量为0.10~0.17%范围的包晶钢的铸坯表面裂纹敏感性很强。本研究的含Nb钢在实际生产中的主要铸坯缺陷为表面纵裂纹，最严重的纵裂纹横截面中，裂纹沿奥氏体晶界延伸，内部有氧化亚铁，周围无氧化物夹杂及外来物聚集，但裂纹周围及尾端有氧化脱碳特征。
分析检验表明，该裂纹为板坯浇铸过程中在结晶器内凝固形成的高温裂纹，与结晶器表面状况、保护渣的润滑性能、结晶器钢液面稳定性、浸入式水口插入深度等因素均有关，实际生产中影响因素很多。从钢的高温塑性来分析，结晶器内弯月面附近初生坯壳处于δ铁素体和γ奥氏体相变区，温度位于零强度和零塑性温度附近，产生裂纹的临界应变很低，工艺因素造成的小量的凝固不均匀也有可能导致纵裂纹的产生。
一般来讲，含Nb钢铸坯表面横裂纹敏感性较强。在实际连铸生产中，采取了一系列工艺措施来避免该裂纹的产生，如采用适当的结晶器弱冷却，颗粒保护渣，而且在浇铸过程中采用了与拉坯速度相关的振动频率控制模型，保证浇铸过程的负滑脱率在20%，使振痕较浅。
同时在二次冷却区采用了气雾冷却及动态控制，矫直区铸坯表面温度控制较好，始终保持在900℃以上，避开了塑性低谷温度范围，使该钢种很少出现铸坯表面横裂纹缺陷。

5 结论
（1）在连铸温度范围内所研究的含Nb钢出现两个塑性低谷，分别为熔点1300℃的高温塑性低谷和900~700℃的低温塑性低谷。
  （2）应变速率对不同温度区的塑性影响不同，在两个塑性低谷温度区，应变速率的降低显著降低材料的断面收缩率。
  （3）由于Nb合金元素的存在，使该钢种较一般碳锰钢低温塑性低谷温度较宽。
    （4）所研究钢种的纵、横裂纹敏感性均较强，在实际生产中必须采取完善的工艺措施，避免这些裂纹的出现。

供大家参考吧   希望作者不要追究我的责任。。。

若潮

说说自己的看法：
如果想保证材料既有较好的强度又有较高的韧性。可以从两个方面着手：（1） 换材料； （2）局部淬火

举个例子：
（1）20MnVB 和40MnVB 相比 其材料在相同的热处理工艺条件下，20MnVB 的延伸要大于40MnVB ，也就是其韧性要大于40MnVB 。为了保证较好的综合性能，我们选择20MnVB 来达到40MnVB的表面性能：
具体做法：一渗碳 这个只要有渗碳设备应该很容易达到高的表面强度，较高的心部韧性；二调质+局部淬火 当然 好的强度用在最需要的地方，比如铲头的淬火就是典型的调质+铲头部位的局部淬火。刀具：整体调质，在刀锋利的一面局部淬火，刀脊保持好的韧性。

psmwl

转贴的 模具钢强韧化处理  高温调质 亚温加热 等温回火


   Cr12MoV钢经热处理后具有高的硬度、强度、耐磨性和良好的淬透性能而被广泛应用于冷作模具。我们自制的滚丝模具和异形冲子两种模具使用材料均为Cr12MoV钢。用常规热处理方法处理后，滚丝模具在使用过程中齿部崩齿而报废，每副模具平均加工零件约1560件。异形冲子在加工零件500件时，尖角部位出现脆性掉块现象，虽经几次修磨后平均加工零件仅为3000件左右。这无疑严重影响了每月几十万件零件的生产数量和进度。因此，解决和提高两种模具耐用度是摆在我们面前的一项研究课题。

1  模具的服役条件和失效分析

1.1服役条件
    滚丝模具是在滚丝机床上加工冷态35钢零件的外螺纹，零件螺纹精度达6级，加工零件外螺纹时由于挤压变形量较大，要求该模具具有较高的抗变形能力、耐磨性和韧性。异形冲子是在100T冲床上挤压退火态的硬铝零件成型，零件塑性变形量较大，并且零件成型后不再进行后序的机械加工，要求模具工作部位尺寸一致性好，应具有较高的耐压强度、耐磨性和韧性。

1.2失效形式及分析
    我们对已报废的两种模具逐一进行硬度检测，均为60～62HRC，符合图纸要求，抽样切块经金相检查组织为回火马氏体+少量残留奥氏体+碳化物，碳化物偏析级别为3.5～4.5级不等。两种模具除少量滚丝模具由于产生磨削裂纹时在使用时又沿原裂纹扩展而报废外，其余模具失效形式的共同特点均为脆性崩齿或掉块，未发现因强度和硬度不足产生的工作部位挤压变形或磨损。将两种模具硬度降至58～60HRC时，脆性崩齿或掉块现象没有改善，由此可看出：模具工作部位脆性大、韧性不足是造成模具耐用度低的主要原因，保证模具良好强度和韧性的匹配是提高模具耐用度的主要措施。

2  提高模具强韧性的途径

2.1改善碳化物偏析，减小碳化物颗粒
    Cr12MoV钢属高碳高铬合金模具钢，组织内部共晶碳化物多、颗粒大、偏析严重，这些碳化物的存在，除容易造成模具淬火开裂和变形外，还增加了模具使用过程中的脆性，降低了韧性。因此我们用常规方法对该钢进行多次墩粗和拔长，将大块状碳化物击碎，并改善了组织内部碳化物偏析，为防止由于原材料表面存在的裂纹等缺陷导致锻造过程出现的裂纹扩展而报废，锻造前用机械加工的方法将毛坯表面去除2～3mm，并在锻造后及时进行球化退火，退火后硬度<250HBS，球化级别为2～3级。

2.2增加高温调质工序
    由于Cr12MoV钢组织内部碳化物交边形态呈尖角状，极易造成尖角处的应力集中，增加了淬火开裂、磨削裂纹和使用过程中产生脆性的倾向。当用常规调质工艺参数时，由于淬火加热温度低，不能改变和溶解碳化物的尖角形态，其作用和意义不是很大。为进一步减少碳化物颗粒和尖角形态对模具磨削裂纹和脆性的影响，根据Cr12MoV钢材料特性和热处理工艺的特点，在模具粗加工后，增加半成品的高温调质工序，即将淬火加热温度提高到该材料的二次硬化温度，淬火后进行高温回火。提高淬火加热温度能使在原较低的加热温度下不能溶解的较小碳化物进一步溶解，一些较大的碳化物虽不能溶解但也会在较高温度加热时，由于尖角处高浓度碳向与其接近部位低浓度碳的平面处(或曲率半径大的部位)的扩散加剧，产生尖角处碳化物的微溶现象，使尖角处发生钝化，曲率半径增大。这种对小块状碳化物的溶解和大块状碳化物尖角形态的改变，缓解和减轻了碳化物数量多和呈尖角形态时易造成应力集中的不利影响，并且已溶的大量碳化物在高温回火过程中又以细小的粒状碳化物均匀地析出，不仅降低了模具的脆性、增加了韧性，又为随后等温淬火时提高下贝氏体强度奠定了基础。因此，Cr12MoV钢增加半成品高温调质工序是提高模具强韧性和减少磨削裂纹的重要措施之一。

2.3采用亚温加热、等温淬火
    Cr12MoV钢在1020～1040℃加热保温后淬火，可获得淬火马氏体量最多、硬度达到最高值。根据模具失效形式，为最大限度地保证模具在具有足够强度和硬度的前提下，进一步提高和挖掘材料韧性潜力，采用了降低加热温度、延长保温时间、进行下贝氏体等温淬火、然后在Ms线以下温度回火两次的工艺方法。

    由于奥氏体晶粒的长大速率除与保温时间有关外，更主要取决于奥氏体化的加热温度。采用亚温加热延长保温时间，其目的是尽可能得到均匀细小的奥氏体晶粒，使合金碳化物在一定时问内大多数溶于奥氏体当中，由于组织转变的遗传性，淬火时得到复合组织的晶粒均比常规加热温度小的多，提高了材料的韧性。采用等温淬火的目的是获得一定数量的下贝氏体组织和随后冷却过程中残余奥氏体继续转变得到马氏体组织。由于Cr12MoV钢含碳量高，得到高碳的下贝氏体组织除具有良好的强度外，其断裂韧度明显高于回火马氏体组织，并且当下贝氏体和马氏体按一定比例组合后，开始形成的下贝氏体起着分割奥氏体晶粒的作用，又使随后形成的马氏体细化，因而降低了脆性转变温度，有利于强度的提高。因此采用亚温加热和等温淬火使模具获得了良好强度和韧性的匹配。

2.4增加消除应力的时效工序
    滚丝模具牙型在热处理后精磨加工成型，异形冲子在半成品热处理后进行线切割加工成型。滚丝模具在磨削加工中，容易因磨削过热造成磨削应力产生磨削裂纹或增加使用过程中的脆性。异形冲子在线切割加工过程中，表面由于在瞬间高温融化后快速冷却时，又产生了新的淬火组织，其表层应力容易造成在使用过程中产生脆性或在存放过程中产生裂纹，特别是模具尖角部位表现尤为突出。为消除机械或电加工后模具形成的应力和在使用过程中产生脆性的影响，在模具磨削或线切割加工后，增加了低温(160℃～180℃)加热，12～16小时保温的消除应力时效处理。

3  应用结果
    Cr12MoV钢制模具经高温调质和等温淬火后得到的复合组织，在保证模具工作部位抗变形能力和耐磨性的基础上，显著提高了韧性，得到了强韧性的有机配合，增加消除应力时效工序后，进一步消除了模具在使用过程中产生脆性的影响。该方法应用于生产中，试验10副滚丝模具平均每副加工零件12300件，异形冲子平均每个加工零件24000件，耐用度分别比原方法提高了8倍以上，满足了生产数量和进度的要求，已将该方法固化并纳入两种模具的热处理工艺规程。

4  结语
    1)、由理论分析和试验结果，Cr12MoV钢制的滚丝模具和异形冲子经高温调质和等温淬火得到的复合组织，其强韧性明显高于常规热处理后得到的回火马氏体。
    2)、增加高温调质能缓解和减轻Cr12MoV钢碳化物呈尖角形态时易造成应力集中的不利影响。
    3)、增加消除应力的时效工序利于消除磨削或电加工后形成的应力，进一步减少了模具使用过程的脆性。

lvjian923

看到此贴我如获至宝。
     在此，我也想咨询下各位专家：汽车轻量化需要金属材料的高强高韧来作保障。对于汽车用中碳低合金铸钢来说，有哪些手段能够低成本的来同时提高其强韧性——前提：没有很好的热处理设备、贵重合金元素添加量不能大。否则，铸件厂成本承担不起。

lvjian923

我们现在的做法是：1、添加稍微便宜点的稀土硅来细化晶粒。
                  2、添加少量微合金元素，如V，来微合金化
                  3、采用正火+调质来细化晶粒、减少铸件的成分偏析问题，热处理过程中，正火尽量快冷。
                  4、通过正交试验、调整C、Si、Mn、Cr等常规元素的比例，找出碳当量相当时，能达成强度和塑性最优的成分配方。

恳请论坛里高手指点。

孤鸿踏雪

回复 127# lvjian923


    通过调整铸钢的化学成分也是实现强韧化的途径之一，而且铸钢像轧钢一样还可以进行强韧化处理

lvjian923

Nb微合金钢的高温塑性研究及应用-
袁伟霞 《Nb微合金钢的高温塑性研究及应用》 武汉市

摘要： ...
psmwl 发表于 2010-11-8 17:37

   

看了这些我还是不大明白：1、中碳合金钢在那么高的温度（1350摄氏度），不会引起过烧或者什么的吗？我没有试过。
                        2、您说的是高温塑形，可我是在常温下进行拉伸的，只要求他的常温性能。高温处理对常温有良性影响吗？

dush10321

回复 11# 孤鸿踏雪


    请问如果要求的金相组织为珠光体+铁素体， 那么低合金钢提高韧性的方式会有哪些？

dush10321

回复 19# 孤鸿踏雪


    请问楼主，能不能提供一些低碳钢提高韧性的方法。  如果一个产品他设定的热处理方法： 正火+回火， 那么有哪些方法能提高韧性呢？

dush10321

回复 21# 所以因为


    请问您这个预热温度850，是什么作用？ 为什么比淬火温度低那么多。

孤鸿踏雪

回复  孤鸿踏雪


    请问如果要求的金相组织为珠光体+铁素体， 那么低合金钢提高韧性的方式会有哪些？ ...
dush10321 发表于 2011-6-8 23:27

    你既然锁定了要求组织为P+F，看来也就是正火了，最好进行等温正火。

dush10321

回复 133# 孤鸿踏雪


    我知道等温正火温度应该在A1-A3之间，但是这个温度会不会导致奥氏体化不完全？

杨文松111

强韧化就是能同时提高强度和韧度的热处理方法，经过强韧化处理，既可得到高的强度、硬度、耐磨性，又能保持高的韧度，从而使“鱼和熊掌”兼而得之。

dush10321

回复 82# 天山雪莲


    请问这个产品要求是正火+高回状态供货，但是您用的却是淬火方式，那么算合理吗？

kemeiwu

1、对原材料进行良好的合金化    2、热处理手段上除了得到合理的组织外  主要是细化晶粒

孤鸿踏雪

回复  孤鸿踏雪


    我知道等温正火温度应该在A1-A3之间，但是这个温度会不会导致奥氏体化不完全？
dush10321 发表于 2011-6-9 21:13

    等温正火的奥化温度与普通正火的奥化温度没什么区别，我没有见过关于“等温正火（奥化？）温度应该在A1-A3之间”的报道。

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路过！学习学习各位大侠的看法  非常感谢！