Effetto del processo di trattamento termico sulla microstruttura e sulla durezza delle forge di acciaio 20CrMoH

I. Influenza dei processi di trattamento termico preliminare sulla microstruttura e sulla durezza

1. Processo di normalizzazione

• Caratteristiche del processo: la forgia viene riscaldata a 30-50°C sopra l'Ac3 (temperatura critica di austenitizzazione, circa 880-920°C), tenuta per un tempo sufficiente per austenitizzare completamente la microstruttura e poiraffreddato ad ariaalla temperatura ambiente.
• Influenza sulla microstruttura:
  Il raffreddamento rapido (raffreddamento dell'aria) nella normalizzazione può inibire la precipitazione reticolare di ferrite lungo i confini del grano, raffinare i grani e trasformare la microstruttura inperlite fine uniforme + una piccola quantità di ferrite(le lamelle di perlite sono più sottili), eliminando la struttura di Widmanstätten e i grani grossolani dopo la forgiatura.
• Influenza sulla durezza:
  La struttura mista di perlite fine e ferrite ha una durezza moderata, di solito180-220HBW, which not only meets the requirements of subsequent cutting processing (machinability is good when hardness is below 250HBW) but also provides a uniform original microstructure for final heat treatment such as carburizing.

2. Processo di ricottura

• Caratteristiche del processo: ricottura completa (riscaldamento a 20-30°C sopra Ac3,è generalmente utilizzato il raffreddamento lento con il forno dopo la tenuta) o il ricottamento isotermo (tenuta nell'intervallo di temperatura di trasformazione della perlite dopo il riscaldamento).
• Influenza sulla microstruttura:
  Il raffreddamento lento consente una sufficiente diffusione del carbonio, con conseguenteperlite + ferrite più uniforme(le lamelle di perlite sono più spesse e più 弥散分布), eliminando completamente lo stress di forgiatura e la segregazione della composizione.i carburi possono essere sferoidizzati per migliorare ulteriormente la lavorabilità.
• Influenza sulla durezza:
  La microstruttura dopo ricottura è più morbida, con una durezza di solito di160-190HBWÈ adatto per le fucine con forme complesse e alta difficoltà di taglio, ma il ciclo di produzione è più lungo.

II. Influenza dei processi di trattamento termico finale sulla microstruttura e sulla durezza

1. Carburante-Raffiancamento + Temperatura bassa

• Fase di carburizzazione:
  • Caratteristiche del processo: Tenuta in un'atmosfera ricca di carbonio (potenziale di carbonio 1,0-1,2%) a 900-930°C per aumentare il tenore di carbonio superficiale dallo 0,2% originale a circa 0,8-1.2% (il tenore di carbonio nel nucleo rimane intorno a 00,2%).
  • Influenza sulla microstruttura: l'austenite ad alto tenore di carbonio si forma in superficie e l'austenite a basso tenore di carbonio si forma nel nucleo; un tempo di conservazione insufficiente porta a una bassa e irregolare concentrazione di carbonio in superficie;temperatura eccessiva (>950°C) provoca grani di austenite grossolani (surriscaldamento).
  • Influenza sulla durezza: senza raffreddamento dopo la carburizzazione, la durezza superficiale è leggermente superiore a quella del nucleo (circa 250-300HBW) a causa dell'elevato contenuto di carbonio,ma non c'è alcun rafforzamento sostanziale.
• Fase di estinzione:
  • Caratteristiche del processo: Dopo la carburizzazione, la temperatura viene ridotta a 820-860°C (temperatura di austenitizzazione), mantenuta e successivamente raffreddata con olio (o austemperata).L'indurimento dell'acciaio 20CrMoH (l'elemento Mo migliora l'indurimento) viene utilizzato per ottenere la trasformazione di fase.
  • Influenza sulla microstruttura:
    • Superficie (regione ad alto tenore di carbonio): trasformata inMartensite acicolare + austenite conservata + una piccola quantità di carburi(le piastre di martensite sono buone e l'effetto rinforzante della martensite è significativo a causa dell'alto contenuto di carbonio);
    • Core (regione a basse emissioni di carbonio): trasformato inMartensite di lattice(o bainite, a seconda della velocità di raffreddamento), senza ferrite reticolare (a causa della sufficiente indurimento);
    • Un tasso di raffreddamento insufficiente (come una temperatura dell'olio eccessivamente elevata) può causare perlite o troostite sulla superficie e ferrite nel nucleo, con conseguente microstruttura non qualificata.
  • Influenza sulla durezza: dopo la scaldatura, la durezza superficiale raggiunge 62-65HRC (alta durezza della martensite) e la durezza del nucleo è 35-45HRC (la martensite a basso tenore di carbonio ha una buona durezza),ma c' e' una grande quantità di stress di estinzione.
• Fase di temperatura bassa:
  • Caratteristiche del processo: Tenuta a 150-200°C per 1-3 ore per eliminare lo stress di spegnimento e stabilizzare la microstruttura.
  • Influenza sulla microstruttura: La martensite superficiale viene trasformata inMartensite temperata(raffinamento accicolare), parte dell'austenite trattenuta viene trasformata in martensite e i carburi sono precipitati in modo più uniforme; il nucleo di martensite a basso tenore di carbonio viene trasformato inMartensite temperata a basso contenuto di carbonio(i cerchi sono più chiari).
  • Influenza sulla durezza: La durezza superficiale diminuisce leggermente fino a58-62HRCDopo l'eliminazione dello stress, si evitano deformazioni e crepe durante l'uso.

2. Acciaiatura e temperatura (acciaiatura + temperatura elevata)

• Caratteristiche del processo: estinzione a 860-880°C ( raffreddato ad acqua o ad olio) seguita da temperatura ad alta temperatura a 600-650°C.
• Influenza sulla microstruttura: Formazionesorbita temperata(carburi fini uniformemente distribuiti nella matrice di ferrite), con grani raffinati e uniformi.
• Influenza sulla durezza: Durezza moderata (220-280HBW), resistenza al bilanciamento (σb ≥ 800MPa) e robustezza (energia di impatto ≥ 60J), ma la superficie non presenta strati di alta durezza e scarsa resistenza all'usura.

III. Influenza dei parametri chiave del processo sulla microstruttura e sulla durezza