【摘要】：采用熱磁分析、顯微硬度分析與直讀光譜分析等相結(jié)合的方法,對(duì)無碳化物貝氏體鋼進(jìn)行滲碳后的深冷處理工藝優(yōu)化。結(jié)果表明:無碳化物貝氏體鋼在1193K滲碳空冷后,測(cè)試有效硬化層樣品的熱磁曲線,可以得到有效硬化層的深冷處理溫度宜低于134K。經(jīng)123K深冷處理和463K回火,有效硬化層殘留奧氏體含量約為12.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。通過深冷處理使?jié)B碳鋼近表面層得到顯著硬化,再經(jīng)低溫回火使近表面層硬度均達(dá)到810HV_(1.0)左右,滲碳鋼的硬度梯度分布趨于合理。
【圖文】：

磁強(qiáng)計(jì)（ＶＳＭ）組件上對(duì)樣品進(jìn)行磁性分析，包括恒溫（３００Ｋ）磁化曲線和熱磁曲線分析。所選用的最大磁場強(qiáng)度（Ｈ）為３００００×７９．６Ａ·ｍ－１。根據(jù)磁性分析的結(jié)果，確定冷處理工藝。將滲碳后的試樣在ＳＬＸ－８０型程序控制深冷箱中進(jìn)行深冷處理。４６３Ｋ／６０ｍｉｎ回火后作進(jìn)一步磁性分析。利用ＡｘｉｏＶｅｒｔ．Ａ１型金相顯微鏡觀察試樣的顯微組織。２結(jié)果與分析２．１直讀光譜分析和顯微硬度分析滲碳空冷試樣的直讀光譜分析結(jié)果和顯微硬度分析結(jié)果見圖１。由圖１可得試樣滲碳空冷后碳濃度隨滲層深度的變化規(guī)律，其最高碳濃度約為１．１％，由直讀光譜分析確定的全滲層深度為３．６ｍｍ。由顯微硬度分析結(jié)果可得試樣滲碳空冷后的有效硬化層深度為１．４ｍｍ。滲碳空冷（ＡＣ）后滲層最高硬度值雖然達(dá)到７６０ＨＶ１．０以上，出現(xiàn)在距離表面０．６ｍｍ處，但近表面層最低硬度值僅為５００ＨＶ１．０。由圖１可見，再經(jīng)４６３Ｋ／６０ｍｉｎ回火后（ＡＣ＋Ｔ），近表面層最低硬度值還會(huì)進(jìn)一步降低到４６０ＨＶ１．０左右，滲碳鋼的硬度梯度分布更加不合理。全滲層深度（３．６ｍｍ）包括有效硬化層深度（１．４ｍｍ）和過渡層深度（２．２ｍｍ）。有效硬化層最低碳濃度即距離表面１．４ｍｍ處的碳濃度為０．３７％。圖１試樣的碳濃度和顯微硬度分析結(jié)果Ｆｉｇ．１Ｃａｒｂｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎ２．２有效硬化層樣品的熱磁分析為了深入研究無碳化物貝氏體鋼滲碳后的冷處理特性，根據(jù)有效

材料工程２０１７年５月圖２滲碳空冷后有效硬化層樣品的熱磁曲線Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｒｍａｌｍａｇｎｅｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｌａｙｅｒｓａｍｐｌｅａｆｔｅｒｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇａｎｄａｉｒｃｏｏｌｉｎｇ層的馬氏體轉(zhuǎn)變終止溫度（Ｍｆ＝１３４Ｋ）即冷處理特征溫度，實(shí)際冷處理溫度宜等于或略低于冷處理特征溫度，再降低冷處理溫度并不能使殘留奧氏體進(jìn)一步減少。由此確定深冷處理工藝為：１２３Ｋ／３０ｍｉｎ，將滲碳后的試樣整體在ＳＬＸ－８０型程序控制深冷箱中進(jìn)行深冷處理。深冷處理后的回火工藝為４６３Ｋ／６０ｍｉｎ。無碳化物貝氏體鋼滲碳空冷，并經(jīng)４６３Ｋ／６０ｍｉｎ低溫回火后，滲層典型組織如圖３（ａ）所示，可以看出為回火針狀馬氏體和塊狀殘留奧氏體。深冷處理并經(jīng)４６３Ｋ／６０ｍｉｎ低溫回火后，滲層典型組織如圖３（ｂ）所示，可見光學(xué)顯微鏡下已觀察不到回火馬氏體，而轉(zhuǎn)變?yōu)殡[晶回火馬氏體（并含殘留奧氏體）。隨鋼中碳含量增加，過冷奧氏體穩(wěn)定性提高，馬氏體淬透性增大，故淬火后滲碳層形成高碳馬氏體組織。由表及里，高碳馬氏體組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o碳化物貝氏體組織。由此可以認(rèn)為，滲碳后無論滲層還是心部，均由α－Ｆｅ為溶劑的固溶體相（馬氏體或貝氏體－鐵素體）和γ－Ｆｅ為溶劑的固溶體相（殘留奧氏體）兩相組成。根據(jù)直讀光譜分析結(jié)果，滲層馬氏體和心部貝氏體－鐵素體二者成分的區(qū)別是馬氏體比貝氏體－鐵素體含碳量高、含鐵量低且最大差值不超過１％，，將二者統(tǒng)一視為α－Ｆｅ為溶劑的固溶體相，定量相分析時(shí)取二者含鐵量的中間值，由此引起的誤差在±０．５％以內(nèi)。根據(jù)滲碳空
【作者單位】： 河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;河北省材料近凈成形技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(E20142081149)
【分類號(hào)】：TG161

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本文編號(hào)：2545178