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晶粒超细化淬火技术优化

【摘要】:38CrSi钢晶粒超细化的快速循环淬火工艺:880℃循环3次,淬火保温12min,晶粒由原始20μm细化到5.2μm。3)晶粒超细化摆动循环淬火此法的工艺曲线如图3-43所示。

淬火、回火钢的强度与奥氏体晶粒大小有关,晶粒越细,强度越高,因而如何获得高于10级晶粒度的超细晶粒是提高钢的强度的重要途径之一。

1.晶粒超细化循环淬火

钢经过奥氏体→马氏体多次相变重结晶可使晶粒不断细化;提高加热速度,增多结晶中心也可使晶粒细化。循环快速加热淬火即为根据这个原理获得超细晶粒从而达到强化的新工艺。目前认为尺寸<5μm的细晶才是超细晶粒。通常钢有三种晶粒超细化循环淬火方法。

1)晶粒超细化热循环淬火

钢的超细化热循环淬火工艺方法如图3-41所示。在图3-41规范中,钢件在T1、T4温度都不保温。在使用图3-41(b)和图3-41(c)规范时,钢件在T4温度要等温保温一段时间。在图3-41(c)的规范中,每一循环的最高加热温度不等,依次为T1>T2>T3,而最低加热温度T4不变。由图可见,每一循环有一加热最高温度T1(高于钢的Ac3点)和最低温度T4(低于钢的Ac1点),钢件在此温度范围内往复进行加热和冷却,每一次通过相变点的加热都使晶粒细化,最终得到超细化晶粒。

图3-41 钢的超细化热循环淬火工艺曲线

2)晶粒超细化快速循环淬火

图3-42所示为45钢晶粒超细化的快速循环淬火工艺曲线,其过程是:钢件在铅浴中加热到815℃(Ac3点温度为780℃)后快速冷却(淬火),如此往复4次后,可使原始6级的晶粒度细化到12级。38CrSi钢(Ac3点温度为810℃)晶粒超细化的快速循环淬火工艺:880℃循环3次,淬火保温12min,晶粒由原始20μm细化到5.2μm。

3)晶粒超细化摆动循环淬火

此法的工艺曲线如图3-43所示。其过程是:将钢件加热到Ac3以上的正常淬火加热温度,保温适当时间之后,冷却到Ar1。冲裁凸、凹模采用此工艺进行4次循环处理,770~780℃加热,660~670℃等温,最后一次淬火后再进行200℃×2h回火。比法可使模具平均使用寿命提高3倍以上。

图3-42 45钢晶粒超细化的快速循环淬火工艺曲线

图3-43 晶粒超细化摆动循环淬火工艺曲线

2.晶粒超细化的高温形变淬火

将高温形变与再结晶相结合的晶粒超细化淬火方法。其工艺过程是:钢经完全奥氏体化并进行大形变量的形变,再保温适当时间后淬火。由于在形变过程和保温时间内形变奥氏体进行了动态和静态再结晶而得到了超细化的奥氏体晶粒。形变后的保温时间必须严格控制,以防晶粒粗化。