Tác động của quá trình xử lý nhiệt đối với cấu trúc vi mô và độ cứng của 20CrMoH thép đúc

I. Ảnh hưởng của các quy trình xử lý nhiệt sơ bộ đối với cấu trúc vi mô và độ cứng

1Quá trình bình thường hóa

• Đặc điểm quy trình: Việc rèn được làm nóng đến 30-50 °C trên Ac3 (nhiệt độ phê phán khử độc, khoảng 880-920 °C), giữ đủ thời gian để khử độc hoàn toàn cấu trúc vi mô, và sau đólàm mát bằng không khíđến nhiệt độ phòng.
• Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô:
  Việc làm mát nhanh chóng (không khí làm mát) trong bình thường hóa có thể ức chế sự lắng đọng lưới của ferrite dọc theo ranh giới hạt, tinh chế hạt, và biến đổi cấu trúc vi mô thànhPerlite mịn đồng nhất + một lượng nhỏ ferrite(các tấm đá ngọc trai mỏng hơn), loại bỏ cấu trúc Widmanstätten và hạt thô sau khi rèn.
• Ảnh hưởng đến độ cứng:
  Cấu trúc hỗn hợp của đá ngọc trai mịn và đá ferrite có độ cứng vừa phải, thường180-220HBW, 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. Quá trình nướng

• Đặc điểm quy trình: Sản phẩm nướng hoàn toàn (nâng nhiệt đến 20-30 °C trên Ac3,tiếp theo là làm mát chậm bằng lò sau khi giữ) hoặc sưởi ấm bằng nhiệt (giữ ở nhiệt độ biến đổi pearlite sau khi nung nóng) thường được sử dụng.
• Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô:
  Làm mát chậm cho phép khuếch tán carbon đầy đủ, dẫn đếnđồng nhất hơn pearlite + ferriteTrong trường hợp sơn sơn hình cầu (đối với các khu vực carbon cao), sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn sơn.carbide có thể được hình cầu để cải thiện hơn nữa khả năng gia công.
• Ảnh hưởng đến độ cứng:
  Cấu trúc vi mô sau khi sưởi ấm mềm hơn, với độ cứng thường là160-190HBWNó phù hợp với đúc với hình dạng phức tạp và khó cắt cao, nhưng chu kỳ sản xuất dài hơn.

II. Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt cuối cùng đối với cấu trúc vi mô và độ cứng

1. Carburizing-quenching + nhiệt độ thấp tempering

• Giai đoạn Carburizing:
  • Đặc điểm quy trình: Giữ trong khí quyển giàu carbon (tiềm năng carbon 1,0-1,2%) ở 900-930 °C để tăng hàm lượng carbon bề mặt từ mức ban đầu khoảng 0,2% lên 0,8-1.2% (nội dung carbon lõi vẫn ở khoảng 0.2%).
  • Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô: Austenit cao carbon được hình thành trên bề mặt, và austenit carbon thấp được hình thành trong lõi; thời gian giữ không đủ dẫn đến nồng độ carbon bề mặt thấp và không đồng đều;Nhiệt độ quá cao (>950 °C) gây ra hạt austenite thô (nâng nhiệt quá mức).
  • Ảnh hưởng đến độ cứng: Nếu không quen sau khi cacbon hóa, độ cứng bề mặt cao hơn một chút so với lõi (khoảng 250-300HBW) do hàm lượng carbon cao,nhưng không có sự tăng cường đáng kể.
• Giai đoạn tắt:
  • Đặc điểm quy trình: Sau khi carburizing, nhiệt độ được giảm xuống 820-860 °C (nhiệt độ austenitization), được giữ, và sau đó làm mát bằng dầu (hoặc austempered).Độ cứng của thép 20CrMoH (phần Mo cải thiện độ cứng) được sử dụng để đạt được chuyển đổi pha.
  • Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô:
    • Bề mặt (vùng cao carbon): Chuyển thànhacicular martensite + giữ lại austenite + một lượng nhỏ carbide(bảng martensite là tốt, và hiệu ứng tăng cường martensite là đáng kể do hàm lượng carbon cao);
    • Lõi (vùng carbon thấp): Chuyển thànhLath martensite(hoặc bainite, tùy thuộc vào tốc độ làm mát), không có ferrite lưới (vì độ cứng đủ);
    • Tốc độ làm mát không đủ (chẳng hạn như nhiệt độ dầu quá cao) có thể gây ra pearlite hoặc troistite trên bề mặt và ferrite trong lõi, dẫn đến cấu trúc vi mô không đủ điều kiện.
  • Ảnh hưởng đến độ cứng: Sau khi làm nguội, độ cứng bề mặt đạt 62-65HRC (sự cứng martensite cao), và độ cứng lõi là 35-45HRC (martensite carbon thấp có độ cứng tốt),nhưng có một số lượng lớn của căng thẳng dập tắt.
• Giai đoạn làm nóng nhiệt độ thấp:
  • Đặc điểm quy trình: Giữ ở 150-200 °C trong 1-3 giờ để loại bỏ căng thẳng dập tắt và ổn định cấu trúc vi mô.
  • Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô: Martensite bề mặt được chuyển thànhMartensit nóng(cải tinh bằng axil), một phần austenite được giữ lại được chuyển thành martensite, và các carbide được lắng đọng đồng đều hơn; lõi martensite carbon thấp được chuyển thànhMartensit carbon thấp được làm nóng(các dây chuyền rõ ràng hơn).
  • Ảnh hưởng đến độ cứng: Độ cứng bề mặt giảm nhẹ đến58-62HRCSau khi loại bỏ căng thẳng, biến dạng và nứt trong khi sử dụng được tránh.

2. Tắt và làm nóng (Tắt + làm nóng nhiệt độ cao)

• Đặc điểm quy trình: Dừng ở 860-880 °C (được làm mát bằng nước hoặc dầu) tiếp theo là làm nóng nhiệt độ cao ở 600-650 °C.
• Ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô: Xây dựngSorbit nóng(carbure mịn phân bố đồng đều trong ma trận ferrite), với hạt tinh chế và đồng đều.
• Ảnh hưởng đến độ cứng: Độ cứng trung bình (220-280HBW), độ bền cân bằng (σb ≥ 800MPa) và độ dẻo dai (năng lượng va chạm ≥ 60J), nhưng bề mặt không có lớp cứng cao và chống mòn kém.

III. Ảnh hưởng của các thông số quy trình chính đối với cấu trúc vi mô và độ cứng