Wpływ procesu obróbki cieplnej na mikrostrukturę i twardość 20CrMoH kości stalowych

I. Wpływ wstępnych procesów obróbki cieplnej na mikrostrukturę i twardość

1Proces normalizacji

• Charakterystyka procesu: Forge jest podgrzewana do 30-50°C powyżej Ac3 (temperatura krytyczna austenityzacji, około 880-920°C), utrzymywana przez wystarczający czas do całkowitego austenityzacji mikrostruktury, a następniechłodzone powietrzemdo temperatury pokojowej.
• Wpływ na mikrostrukturę:
  Szybkie chłodzenie (chłodzenie powietrzem) w procesie normalizacji może hamować siatkowe opady ferrytu wzdłuż granicy ziarna, usprawniać ziarna i przekształcać mikrostrukturę wrównomierny drobny perlit + niewielka ilość ferytu(słupki perlitowe są cienkiejsze), eliminując strukturę Widmanstätten i grube ziarna po kuciu.
• Wpływ na twardość:
  Mieszana struktura drobnego perlitu i ferrytu ma umiarkowaną twardość, zwykle180-220HBW, 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. Proces wygrzewania

• Charakterystyka procesu: Pełne wygrzewanie (ogrzewanie do 20-30°C powyżej Ac3,po którym następuje powolne chłodzenie piecem po utrzymaniu) lub izotermiczne wygrzewanie (trzymanie w zakresie temperatury transformacji perlitu po podgrzaniu) jest powszechnie stosowane.
• Wpływ na mikrostrukturę:
  Powolne chłodzenie umożliwia wystarczającą dyfuzję węgla, w wyniku czegobardziej jednorodny perlit + ferritW przypadku grzania sferoidowego (dla regionów o wysokiej zawartości węgla), w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, w przypadku grzania węglowego, wKarbidy mogą być sferoidowane w celu dalszego poprawy możliwości obróbki.
• Wpływ na twardość:
  Mikrostruktura po wygrzaniu jest miększa, o twardości zazwyczaj160-190HBWJest odpowiedni do kucia o złożonych kształtach i wysokiej trudności cięcia, ale cykl produkcji jest dłuższy.

II. Wpływ końcowych procesów obróbki cieplnej na mikrostrukturę i twardość

1Karburowanie-przyciskanie + ocieplenie niskotemperaturowe

• Etap karburowania:
  • Charakterystyka procesu: Utrzymanie w atmosferze bogatej w węgiel (potencjał węgla 1,0-1,2%) w temperaturze 900-930°C w celu zwiększenia zawartości węgla powierzchniowego z pierwotnego około 0,2% do 0,8-1.2% (zawartość węgla w rdzeniu pozostaje około 00,2%).
  • Wpływ na mikrostrukturę: na powierzchni powstaje austenit o wysokiej zawartości węgla, a w rdzeniu powstaje austenit o niskiej zawartości węgla; niewystarczający czas trwania powoduje niskie i nierównomierne stężenie węgla na powierzchni;nadmierna temperatura (>950°C) powoduje grube ziarna austenitu (przegrzewanie).
  • Wpływ na twardość: Bez tłumienia po karburowaniu twardość powierzchni jest nieco wyższa niż twardość rdzenia (około 250-300HBW) ze względu na wysoką zawartość węgla,ale nie ma znaczącego wzmocnienia.
• Etap tłumienia:
  • Charakterystyka procesuPo karburowaniu temperatura jest obniżona do 820-860°C (temperatura austenityzacji), utrzymywana, a następnie chłodzona olejem (lub austentyzowana).Utrudniaczność stali 20CrMoH (element Mo poprawia trwałość) jest wykorzystywana do osiągnięcia transformacji fazowej.
  • Wpływ na mikrostrukturę:
    • Powierzchnia (region o wysokiej zawartości węgla):martensyt oświetlany + utrzymany austenyt + niewielka ilość węglowodorów(płyty martensytowe są dobre, a efekt wzmacniania martensytu jest znaczący ze względu na wysoką zawartość węgla);
    • Rdzeń (region niskoemisyjny): przekształcony wmartensyt latny(lub bainitu, w zależności od szybkości chłodzenia), bez ferytu siatkowego (ze względu na wystarczającą twardość);
    • Niewystarczająca szybkość chłodzenia (np. nadmiernie wysoka temperatura oleju) może powodować perlit lub troostyt na powierzchni, a feryt w rdzeniu, co prowadzi do niewłaściwej mikrostruktury.
  • Wpływ na twardość: Po ugotowaniu twardość powierzchni osiąga 62-65HRC (wysoka twardość martensytu), a twardość rdzenia wynosi 35-45HRC (martensyt o niskiej zawartości węgla ma dobrą twardość),Ale jest dużo stresu tłumiącego..
• Staż oczyszczania o niskiej temperaturze:
  • Charakterystyka procesu: Utrzymanie w temperaturze 150-200°C przez 1-3 godziny w celu wyeliminowania naprężenia tłumiącego i stabilizacji mikrostruktury.
  • Wpływ na mikrostrukturę: Martensyt powierzchniowy przekształca się wmartensyt hartowany(przetwarzanie żelaza), część utrzymanego austenitu przekształca się w martensyt, a węglowodany są precipitowane bardziej równomiernie; rdzeń martensytu o niskiej zawartości węgla przekształca się wmartensyt o niskiej zawartości węgla, hartowany(przewody są jaśniejsze).
  • Wpływ na twardość: twardość powierzchni nieznacznie zmniejsza się do58-62HRCPo wyeliminowaniu naprężenia, unika się deformacji i pękania podczas użytkowania.

2. Wyciszanie i hartowanie (wyciszanie + hartowanie wysokotemperaturowe)

• Charakterystyka procesu: Zgaszenie w temperaturze 860-880°C (chłodzone wodą lub chłodzone olejem), a następnie hartowanie w wysokiej temperaturze w temperaturze 600-650°C.
• Wpływ na mikrostrukturę: Formowaniesorbit umocniony(cienkie węglowodany równomiernie rozmieszczone w matrycy ferrytowej), o rafinowanych i równomiernych ziarnach.
• Wpływ na twardość: umiarkowana twardość (220-280HBW), wytrzymałość równoważna (σb ≥ 800MPa) i wytrzymałość (energia uderzenia ≥ 60J), ale powierzchnia nie posiada warstwy o wysokiej twardości i słabej odporności na zużycie.

III. Wpływ kluczowych parametrów procesu na mikrostrukturę i twardość