60Si2Mn弹簧钢减震器脱碳研究
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60Si2Mn是一种优质的弹簧钢材料,具有较高的强度和弹性,因此被广泛用于制造机械弹簧等产品。
它的抗拉强度标准值是多少呢?接下来,我将带你深入了解60Si2Mn的抗拉强度标准值,以及它在工程领域中的重要意义。
1. 60Si2Mn的基本介绍60Si2Mn是一种碳素弹簧钢,主要由碳、硅、锰三种元素构成。
其中,碳元素能够提高钢的硬度和强度,硅元素能够增加钢的弹性和韧性,而锰元素则能够提高钢的强度和耐磨性。
60Si2Mn具有优异的机械性能和耐磨性,适用于制造要求高强度和耐磨的弹簧零部件。
2. 抗拉强度标准值的定义抗拉强度标准值是指材料在拉伸试验中所能承受的最大拉力,通常以兆帕(MPa)为单位表示。
这个数值是衡量材料抗拉性能的重要指标,也是评价材料适用性和可靠性的关键参数之一。
3. 60Si2Mn的抗拉强度标准值根据相关标准和规范,60Si2Mn的抗拉强度标准值在不同的国家和行业标准中略有差异。
一般而言,其抗拉强度标准值在1200MPa至2000MPa之间,具体数值取决于材料的热处理状态、交货条件和使用要求等因素。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的材料规格和热处理工艺,以确保满足工程设计和使用要求。
4. 抗拉强度标准值对工程设计的影响60Si2Mn的抗拉强度标准值直接影响着弹簧产品的设计和使用性能。
过高的抗拉强度可能导致制造加工难度增加和成本提高,过低的抗拉强度则可能造成产品在使用过程中出现断裂或变形等问题。
工程设计师在选择材料和确定产品规格时,需要充分考虑60Si2Mn的抗拉强度标准值,以确保产品具有足够的强度和可靠性。
5. 个人观点和理解作为一种优质弹簧钢材料,60Si2Mn具有较高的抗拉强度和疲劳强度,适用于制造要求高强度和耐磨的机械零部件。
在实际工程应用中,我认为抗拉强度标准值不仅仅是一个数字,更是对材料性能、质量和可靠性的综合评价。
只有充分理解和把握了这一指标,才能更好地进行材料选择、产品设计和工艺控制,从而确保产品具有优良的性能和可靠的使用寿命。
热处理是一种常用的金属加工方法,通过控制材料的温度和时间来改变其结构和性能。
60Si2Mn是一种优质弹簧钢,经过热处理后可以获得较高的屈服强度。
本文将对60Si2Mn的热处理工艺和屈服强度进行详细介绍,并讨论其在工程领域中的应用。
一、60Si2Mn的基本性能介绍60Si2Mn是一种碳素弹簧钢,其化学成分包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等元素。
这种材料具有良好的弹性和塑性,在机械制造和弹簧制造领域得到广泛应用。
其主要性能指标包括屈服强度、抗拉强度、伸长率等。
二、60Si2Mn的热处理工艺1. 材料准备在进行热处理前,首先需要对60Si2Mn材料进行表面清洁和粗糙度处理,以确保热处理的均匀性和稳定性。
2. 加热将60Si2Mn材料置于炉内进行加热。
在加热过程中,需要控制加热速度和温度均匀性,以避免材料变形或产生裂纹。
3. 保温在达到所需温度后,需要保持一定的时间进行保温处理,以确保材料的结构发生改变。
4. 冷却热处理结束后,将材料从炉内取出进行冷却。
冷却过程需要根据具体的热处理工艺进行控制,以获得理想的组织结构和性能。
三、60Si2Mn热处理后的屈服强度经过适当的热处理工艺,60Si2Mn材料的屈服强度可以得到显著提高。
通过调整加热温度、保温时间和冷却方式,可以改善60Si2Mn的结晶结构,使其具有更高的屈服强度和耐磨性。
四、60Si2Mn的应用领域由于60Si2Mn具有较高的屈服强度和良好的弹性,因此在工程领域中得到广泛应用。
可以用于制造各类弹簧、机械零部件和传动装置等。
五、结论通过热处理工艺,60Si2Mn的屈服强度可以得到明显提高,从而扩大了其在工程领域的应用范围。
未来,可以进一步优化热处理工艺,提高60Si2Mn的性能和使用寿命。
60Si2Mn经过热处理后,其屈服强度可以得到显著提高,使得其在工程领域中具有更广泛的应用前景。
希望本文的介绍能够帮助读者更加深入地了解60Si2Mn的热处理工艺和屈服强度,为相关领域的工程实践提供参考。
60Si2Mn弹簧钢的强韧化热处理、硬度、规格、保温时间1、60Si2Mn的锻造及热处理60Si2Mn锻造加热温度1050~1150℃,始锻温度1000~1100℃,终锻温度850℃2、60Si2Mn快速球化退火870℃加热淬火,然后复加热至750℃,保温5min以40℃/h的冷却速度冷却至680℃,保温30min,炉冷至550℃后空冷。
3、60Si2Mn淬火60Si2Mn过热敏感性较强,晶粒易于粗大,所以淬火温度不宜过高,油淬温度860~870℃,水淬温度840~850℃较为适宜。
由于Si为强石墨化促成元素,容易造成表面脱碳,致使耐磨性、疲劳强度显著下降,最好是在保护气氛中加热或用真空炉加热。
如无特殊设备,可采用流动粒子炉或盐浴炉加热。
60Si2Mn若用于冷作模具,采用渗碳炉加热并进行补碳淬火,将会取得很好的效果。
对于没有特殊设备,生产条件简陋的企业,采用箱式电炉并采取防氧化、防脱碳的措施,也较经济。
防氧化脱碳措施有装箱保护法、刷涂防氧化涂料法,还有一种是在炉膛内放入氯化粉(氯化铝、氯化锌、氯化铜等)溶液,加热过程中逐渐在工件表面形成合金氧化膜,此膜可保护工件,使工件避免氧化、脱碳,且膜有一定强度,当工件淬火时能自动剥离脱落,工件表面光洁。
4、60Si2Mn的回火60Si2Mn经870℃加热保温油冷淬火后,最佳回火温度为280℃5、60Si2Mn的强韧化处理对大部分冷冲模和冷镦模而言,其失效方式是由于其韧性不足而造成折断和刃口部位碎裂,采用不同的强韧化处理方法可以解决。
对于弯曲模、成形模,常要求其工作硬度为50~55HRC,此时可采用870℃加热(保温),在240℃等温保留30~40min,处理后模具硬度为52HRC左右。
超高温强韧化60Si2Mn在950℃附近淬火,可获得最好的抗压屈服强度、较高的抗弯抗压强度以及优良的耐磨性能。
60Si2Mn四序冲模采用920~950℃加热淬火,250℃盐浴回火,硬度为57~59HRC,使寿命比采用普通淬火工艺提高2~3倍。
1基本信息60Si2Mn[1]执行标准:GB/T1222-200760Si2Mn弹簧钢美国标准:A29M:2005国际标准:ISO 683-14:2004欧洲标准:EN 10089:20022适用范围60Si2Mn弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢,强度、弹性和淬透性较55Si2Mn稍高。
60Si2Mn弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在250 ℃以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。
3热处方法60Si2Mn热处理方法有等温回火和分级淬火、亚温淬火及高温回火、圆钢图片形变热处理的工艺方法。
使用该方法能有效地提高60Si2Mn弹簧钢的强韧性和使用寿命。
60Si2Mn属于弹簧钢,适宜制作汽车钢板弹簧。
4热处工艺球化退火:采用850度加热、油冷淬火、短时间等温球化工艺(790度加热25Min,急冷到680度保温1H,炉冷到500度出炉),可获得理想的球化组织。
60Si2Mn钢淬火温度正常取850度~870度,油冷。
回火温度视模具零件的硬度要求而取,如400度回火,硬度46HRC;500度回火,硬度40HRC;600度回火,硬度34HRC。
在150~160度之间回火性能得到最佳的配合,注意必须避开300度左右的回火脆性区。
要求有较高韧性的工模具、要求尺寸稳定性好的量具,回火温度可以提高到250度左右,硬度为55~60HRC,有较好的韧性。
AC1-755,Ac3=810,Ar1=700,Ar3=770,Ms-300~305,退火;750C-炉冷-HBS≤222正火;830~860C-空冷-HBS≤302淬火;870C-油-HRC>61不同温度回火后的硬度值HRC:150C-61,200C-60,300C-56,400C-51,500C-43,550C-38,600C-33,650C-29常用回火温度430~480C,水或空气,HRC45~50以下是汽车钢板弹簧热处理的参数淬火加热保温时间与厚度有关:mm/min,6.5/2,8/3,8.5-10/4,12/5回火保温时间与厚度有关:mm/min,<10/25-30,10-15/30-35,15-20/40-45,20-25/45-50。
攀枝花学院学生课程设计(论文)题目: 60Si2Mn弹簧垫圈热处理工艺设计学生姓名:学号:所在学院:材料工程学院专业:级材料成型及控制工程班方向:压力加工方向指导教师:职称:讲师2013年12月攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目A钢棒热处理工艺设计1、课程设计的目的使学生了解、设计A钢棒热处理生产工艺,主要目的:(1)培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力,并使其所学知识得到巩固和发展。
(2)学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。
(3)进行热处理设计的基本技能训练,如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)内容:进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。
根据零件的技术要求,选定能实现技术要求的热处理方法,制定工艺参数,画出热处理工艺曲线图,选择热处理设备,设计或选定装夹具,作出热处理工艺卡。
最后,写出设计说明书,说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。
要求:(1)分析生产加工及热处理过程中可能出现的缺陷,针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。
(2)提交设计说明书(或设计报告),3~5千字,提交设计说明书。
3、主要参考文献[1] 崔明择主编.工程材料及其热处理[M]. 北京:机械工业出版社,2009.7.[2]崔忠析主编.金属学与热处理(第二版)[M]. 北京:机械工业出版社,2007.5[3]王建安. 金属学与热处理[M]. 北京:机械工业出版社,1980[4]中国机械工程学会.热处理手册[M]. 北京:机械工业出版社,2006.7[5] 范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京:国防工业出版社,2006.34、课程设计工作进度计划第18周:对给定题目进行认真分析,查阅相关文献资料,做好原始记录。
第19周:撰写课程设计说明书,并进行修改、完善,提交设计说明书。
60si2mn弹簧使用环境温度摘要:1.60Si2Mn弹簧钢简介2.60Si2Mn弹簧钢的使用环境温度范围3.60Si2Mn弹簧钢在不同温度下的性能表现4.如何在不同温度下合理选用和维护60Si2Mn弹簧钢正文:60Si2Mn弹簧钢是我国常用的一种弹簧材料,其具有良好的弹性和抗疲劳性能。
在使用过程中,了解60Si2Mn弹簧钢的使用环境温度范围及其性能表现,对确保弹簧的正常工作和延长使用寿命具有重要意义。
60Si2Mn弹簧钢的适宜使用温度范围在-40℃至+200℃之间。
在这个范围内,60Si2Mn弹簧钢的性能表现稳定,具有良好的弹性、抗疲劳性和耐磨性。
当温度低于-40℃时,60Si2Mn弹簧钢的韧性会降低,容易发生断裂;而当温度超过+200℃时,弹簧钢的硬度和强度会下降,影响其使用寿命。
在不同温度下,60Si2Mn弹簧钢的性能表现有所不同。
在常温下(约20℃),60Si2Mn弹簧钢的弹性、抗疲劳性和耐磨性均较好,适用于各种类型的弹簧制作。
在高温环境下,随着温度的升高,弹簧钢的硬度和强度会逐渐下降,弹性也会受到影响。
此时,应选用高温性能更好的材料,如Inconel合金等。
在低温环境下,60Si2Mn弹簧钢的韧性降低,容易发生断裂。
因此,在低温环境下使用弹簧时,应采取适当的防寒措施,以保证弹簧的正常工作。
为了在实际应用中合理选用和维护60Si2Mn弹簧钢,以下几点建议供参考:1.根据使用环境和工作条件,选择适宜的材料和弹簧规格。
2.定期检查弹簧的工作状态,发现问题及时处理。
3.避免在高温、低温等极端环境下长时间使用弹簧,以减小性能损失。
4.合理调整弹簧的预压力,避免过载使用。
5.注重弹簧的防锈和保养,延长使用寿命。
总之,了解60Si2Mn弹簧钢的使用环境温度范围及其性能表现,合理选用和维护弹簧,是确保弹簧正常工作和延长使用寿命的关键。
摘要通过对60Si2Mn进行均匀化退火、奥氏体化、正火和回火处理,研究这种材料在高温退火和回火处理下得到的组织,以及对这种材料的力学性能进行测试。
通过光学显微镜(OM),硬度计对60Si2Mn组织和性能进行分析。
结果表明,珠光体的片层间距随转变温度的降低而减小,不受奥氏体化温度和奥氏体晶粒大小的影响。
珠光体是一种硬而脆的组织。
60Si2Mn在均匀化退火后可以得到均匀的组织。
在相同的时间下等温,温度越高60Si2Mn析出的碳化物等组织越多。
关键词:退火,正火,组织,性能ABSTRACTBy 60Si2Mn the homogenization, austenitizing, normalizing and tempering treatment, study the material at high temperature annealing and tempering with the next to get the organization, as well as the mechanical properties of this material for testing. By optical microscopy (OM), hardness and properties of 60Si2Mn analysis. The results show that the pearlite lamellar spacing with the transition temperature decreases, from austenitizing temperature and austenite grain size. Pearlite is a hard and brittle tissue. 60Si2Mn after the homogenization of the tissue can be uniform. At the same time the lower temperature, the higher the temperature carbide precipitation and other organizations 60Si2Mn more.Keywords:Annealing, Normalizing, Organization, Performance目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章文献综述 (1)1.1 引言 (1)1.2 60Si2Mn概述 (2)1.3 等温处理 (6)1.4 力学性能 (8)第二章实验方案及过程 (15)2.1 实验方案 (15)2.2 实验过程 (15)2.2.1 试样的制备 (15)2.2.2 均匀化退火 (15)2.2.3 奥氏体化 (16)2.2.4 正火 (16)2.2.5 等温淬火 (17)2.2.6 磨样、抛光、腐蚀及拍金相照片 (17)2.2.7 硬度 (17)第三章结果分析与讨论 (18)3.1 显微组织分析 (18)3.1.1 退火组织分析 (18)3.1.2 正火组织分析 (19)3.1.3 组织比较 (19)3.2 硬度测试 (22)3.2.1 维氏硬度试验 (22)3.2.2 本实验数据及分析 (22)实验结论 (24)参考文献 (25)外文原文 (27)外文翻译 (33)致谢 (44)第一章文献综述1.1 引言60Si2Mn钢具有较强的过热敏感性,易产生淬火裂纹,且由于Si是强石墨化元素,从而呈现较明显的脱碳倾向,即使有轻微的脱碳,也会对耐磨性、疲劳强度有显著影响。
[ 常用牌号 ] :常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热办理、力学性能及用途。
常用的合金弹簧钢有 60Si2Mn 、 50CrVA、30W4Cr2VA 等。
60Si2Mn 钢是应用最广泛的合金弹簧钢,其生产量约为合金弹簧钢产量的80%。
它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素弹簧钢高,工作温度达250 ℃,缺点是脱碳倾向较大,适于制造厚度小于 10mm 的板簧和截面尺寸小于 25mm 的螺旋弹簧,在重型机械、铁道车辆、汽车、拖拉机上都有广泛的应用。
30W4Cr2VA 是高强度的耐热弹簧,用于500℃以下工作的[ 弹簧成型方法 ] :对直径或板簧厚度大于 10 mm 的大弹簧,可在比正常淬火温度高出 50~80℃的温度热成形,对直径或板簧厚度小于 8~10mm 的小弹簧,常用冷拔弹簧钢丝冷卷成形。
为保证弹簧拥有高的强度和足够的韧性,平时 50CrVA 钢的力学性能与 60Si2Mn 钢周边,但淬透性更高,钢中 Cr 和 V 能提高弹性极限、强度、韧性和耐回火性,常用于制作蒙受重载荷、工作温度较高及截面尺寸较大的弹簧。
锅炉主安全阀弹簧、汽轮机汽封弹簧等。
常采用淬火 + 中温回火。
对热成形弹簧,可采用热成形余热淬火,对热冷成形的弹簧,有时可省去淬火、中温回火工艺,成形后只需进行200 ~300 ℃进行去应力退火即可。
弹簧钢热办理后平时进行喷丸办理,其目的是在弹簧表面产生节余压应力,以提高弹簧的疲倦强度。
[ 性能 ] :硬度为 40 ~48HRC,有较高的弹性极限和疲倦强度,以及必然的塑性和韧性弹簧是起缓冲、减振和储能等作用。
弹簧一般是在交变应力下工作,常有的破坏形式是疲倦破坏,因此,必定拥有高的信服点和屈强比(σs/ σb)、弹性极限、抗疲倦性能,以保证弹簧有足够的弹性变形能力并能蒙受较大的载荷。
同时,弹簧钢还要求拥有必然的塑性与韧性,必然的淬透性,不易脱碳及不易过热。
一些特别弹簧还要求有耐热性、耐蚀性或在长时间内有牢固的弹性。
60si2mn 弹簧钢名词解释
60si2mn 弹簧钢是一种常用于制作弹簧等用品的合金钢。
它具有高强度、高韧性和耐磨性,具有良好的机械性能和热稳定性。
这种钢的化学成分主要包括硅、锰、铁、铬和钼等元素。
其中,硅和锰是弹簧钢中的主要合金元素,可以提高钢的硬度和韧性。
铁和铬则可以提高钢的耐磨性和热稳定性。
60si2mn 弹簧钢的制造工艺比较复杂,需要进行热轧、冷轧、退火、正火等多种工艺处理。
在制造过程中,需要严格控制钢的化学成分和加工温度,以确保弹簧钢的性能和质量。
60si2mn 弹簧钢具有良好的机械性能和热稳定性,可以广泛应用于汽车、摩托车、铁路车辆等领域。
特别是在汽车领域中,60si2mn 弹簧钢广泛应用于汽车悬挂系统、减震器、刹车盘等部位,具有良好的性能和使用寿命。
总的来说,60si2mn 弹簧钢是一种高性能、高可靠性的合金钢,具有良好的机械性能和热稳定性,可以广泛应用于各种弹簧制造领域。
6 65Mn弹簧钢详细描述:标准:GB/T 1222-1984特性及适用范围:65Mn弹簧钢,锰提高淬透性,φ12mm的钢材油中可以淬透,表面脱碳倾向比硅钢小,经热处理后的综合力学性能优于碳钢,但有过热敏感性和回火脆性。
用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条,也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。
化学成份:碳 C :0.62~0.70硅Si:0.17~0.37锰Mn:0.90~1.20硫S :≤0.035磷P :≤0.035铬Cr:≤0.25镍Ni:≤0.25铜Cu:≤0.25化学性能:抗拉强度σb (MPa):≥980(100)屈服强度σs (MPa):≥784(80)伸长率δ10 (%):≥8断面收缩率ψ (%):≥30硬度:热轧,≤302HB;冷拉+热处理,≤321HB热处理规范及金相组织:热处理规范:淬火830℃±20℃,油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。
金相组织:屈氏体。
交货状态:热轧钢材以热处理或不热处理状态交货,冷拉钢材以热处理状态交货。
供货规格:盘圆:Φ5.5~16mm轧材:Φ120~150mm锻材:Φ160~450mm60Si2Mn弹簧钢详细描述:标准:GB/T 1222-1984 6特性及适用范围:60Si2Mn弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢,强度、弹性和淬透性较55Si2Mn稍高。
60Si2Mn弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在250 ℃以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧。
化学成份:碳 C :0.56~0.6 硅Si:1.50~2.00 锰Mn:0.60~0.90 硫S :≤0.035 磷P :≤0.035 铬 Cr:≤0.35 镍Ni:≤0.35 铜Cu:≤0.25 力学性能:抗拉强度σb (MPa):≥1274(130) 屈服强度σs (MPa):≥1176(120) 伸长率δ10 (%):≥5 断面收缩率ψ (%):≥25 硬度:热轧,≤321HB;冷拉+热处理,≤321HB 热处理规范及金相组织:热处理规范:淬火870℃±20℃,油冷; 回火480℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。
摘 要:通过对弹簧生产的各个热加工工艺过程进行分解和综合模拟试验,检测各个热加
工工艺过程的脱碳情况,讨论研究60Si2Mn弹簧钢的脱碳机理。结果表明,弹簧生产中热整
形工序为主要脱碳工序,其中引起总脱碳层最主要的因素为相变以上温度和停留的时间,引
起全脱碳最主要的因素为冷却速度。
关键词:60Si2Mn;弹簧;脱碳
1 前言
公司某型机车柴油机在UIC试验及样车线路运行返厂拆检时,减震器弹簧组有断裂现象。
断裂簧片金相检验发现表面存在严重脱碳。弹簧脱碳层的存在会明显降低弹簧的疲劳极限特
别是表面出现铁素体全脱碳层时,可使弹簧的疲劳极限降低50%,严重损害弹簧的疲劳寿命。
另外全脱碳层与部分脱碳层的膨胀系数不同,之间的过渡区容易引起应力集中而产生微裂纹,
给柴油机的正常运用带来隐患。60Si2Mn弹簧钢是我国常用Si-Mn系钢种,有很强的脱碳倾
向,使得弹簧在热加工生产中更容易脱碳。通常情况下钢在氧化气氛里加热到一定温度后脱
碳和氧化会同时存在,两者的共同作用决定最终的脱碳层深度。本文通过模拟试验得出弹簧
组生产中影响脱碳最严重的工序,并讨论脱碳机理,为优化生产工艺减少脱碳提供理论依据
和数据支持。
2 试验材料及方法
试验用60Si2Mn弹簧钢化学成分见表1。原卷簧组主要生产工艺为:备料→退火→冷卷
→热整形→淬火→回火→抛光,热处理设备采用无保护气氛的箱式电炉。其中回火温度低于
500℃不造成脱碳,对脱碳层可能存在影响的热加工工序只有退火、热整形、淬火。
试样原材料取自同炉热轧板料,经刨、磨减薄去除脱碳层。共制成五组试样,每组10
个共5×10=50个,其中三组分别进行退火、热整形、淬火单工序处理,第四和第五组分别进
行退火+热整形、退火+热整形+淬火组合工艺处理。前三组试样按长×宽40mm×30mm截取,
第四和第五组试样按长×宽40mm×60mm截取,试样用阿拉伯数字依次标识。试验用热加工工
艺参数见表2,随后采用金相法检测试样两表面脱碳层。
3 试验结果及分析
试验结果
各试验的试样脱碳层平均值见表3,对平均值做柱形图见图1。试验结果表明,热加工过
程60Si2Mn弹簧钢均会出现氧化,但单独退火没有发生脱碳现象;经热整形、淬火后,无论
是单独还是组合,均发生不同程度的脱碳现象。
表3脱碳层深度
60Si2Mn弹簧钢的Ac1温度为755℃、Ac3温度为810℃。五种试验方案其中第一种方案
退火的加热温度低于相变温度Ac1时,材料中碳在珠光体基体中主要以FeC3形式存在。在此
温度下难以扩散,因此铁的氧化而无明显脱碳现象。
淬火、整形、退火+整形以及退火+整形+淬火四种试验方案的加热温度都在Ac3温度以上,
均出现了不同程度的脱碳层,其平均总脱碳层深度分别为0.103mm、0.117mm、0.128mm、
0.166mm,深度依次递增,增加幅度较为明显,特别是退火+整形+淬火。按表2试验热加工工
艺处理,分析其原因Ac3温度上加热冷却过程中发生α铁→γ铁→α铁相变,其相应组织发
生P+F→A→M或P+F的组织转变,由于此温度下碳在奥氏体中的扩散速度远比在珠光体中快,
在奥氏体时间段脱碳会明显加快,淬火、整形、退火+整形保温温度和时间差别不大,因此总
脱碳差别不大。又由于其加热和冷却速度的差异,导致实际在相变温度以上时间略有差异,
所以其平均总脱碳厚度又依次递增。退火+整形+淬火工艺有两次在相变温度以上加热冷却所
以其平均总脱碳深度明显大于其它三种方案。因此脱碳主要发生在奥氏体时间段,相变温度
以上时间和温度高低决定脱碳层的深度。
淬火、整形、退火+整形以及退火+整形+淬火四种试验方案总脱碳层深度分别为0.019mm、
0.074mm、0.084mm、0.088mm,淬火全脱碳层深度明显小于其它三种试验方案,后三者略微递
增但相差不大。分析其原因在P+F→A→M或P+F的组织转变过程中,加热时珠光体先转变成
奥氏体,表层的奥氏体组织脱碳后,扩散作用使次表层的奥氏体也开始贫碳。随着温度的上
升未溶的铁素体转变为奥氏体,此时的组织自表层向内分别为贫碳奥氏体+少量铁素体,低碳
碳奥氏体,和正常奥氏体,碳的浓度梯度比较平缓;冷却时先共析铁素体最先从表层的贫碳
奥氏体中析出,并以先共析铁素体为核心向内生长,因此全脱碳铁素体主要在两相区期间形
成,同时对比单独的整形和淬火总脱碳层深度差异可知尤其是冷却期间影响最大,冷速越快
其生长的时间越短该铁素体层会很薄见图2-a。随着在两相区时间的延长和温度的逐步下降,
先共析铁素体会快速向内生长并急剧长大,全脱碳层就会很厚见图2-b,因此单独的淬火工
艺其脱碳层较薄,而高温整形工艺的脱碳层就厚很多。同时整形+淬火试验时整形时形成的全
脱碳层淬火加热无法全部转变为奥氏体而保留,并在随后的加热中进一步脱碳,见图2-c,
但由于外面铁素体层的阻碍使全脱碳层增加较慢,因此后三种工艺的全脱碳层较接近,总脱
碳层的差异也就不大。其失效簧片脱碳层形貌见图2-d。
因此要减少总脱碳和全脱碳深度必须降低在相变温度以上保温温度和减少停留的时间;
加快加热和冷却速度,以缩短两相区停留时间,对其影响最大的工序为热整形工序。
结论
1、60Si2Mn材料在普通箱式电炉这样的氧化性气氛环境下,Ac1温度以下退火无明显的
脱碳。
2、在相同的氧化性加热环境下,总脱碳深度主要与其在相变温度以上保温温度和停留的
时间有关,温度越高、停留的时间越长,总脱碳深度越深。
3、两相区间停留的时间对全脱碳层厚度影响最大,尤其是在冷却期间,停留的时间越长,
则全脱碳层厚度越大。
4、采用普通箱式电炉加热,840℃热整形过程对脱碳层的影响最大。
参考文献
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