提高与稳定奥贝球铁的冲击韧性

作者：信息来源:模具 2008-6-6

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

Increasing and Stabilizing Impact Toughness of ADILIU Guan-jun(Henan Technical Techer’s TRaining College，Xinxiang 453003，China)文献标识码：B文章编号：1000-8365(1999)04-0028-02应需方要求，对奥贝球铁的冲击韧性进行了检测，结果发现，无缺口试样的冲击韧性...

Increasing and Stabilizing Impact Toughness of ADI

LIU Guan-jun
(Henan Technical Techer’s TRaining College，Xinxiang 453003，China)

文献标识码：B　　　文章编号：1000-8365(1999)04-0028-02

　　应需方要求，对奥贝球铁的冲击韧性进行了检测，结果发现，无缺口试样的冲击韧性值波动很大，有时甚至低于a_K＞60 J/cm²的要求，初步分析认为，造成种误差的主要原因在于铸件的原始组织和未进行等淬后回火。针对这一问题进行了以下实验。

1　试验方案及结果

　　试验在正常生产条件下进行的。使用2 t冲天炉熔炼，炉料为林县Z14生铁、回炉铁和废钢，炉前采用包头RE7Mg8球化剂及本地产75SiFe进行球化和孕育处理。球铁的化学成分为：2.95% C；2.83% Si；0.13% Mn；0.063% P；0.025% S；0.042% RE；0.032% Mg。
　　奥氏体化加热使用的是2.5 kW箱式电炉，淬后回火也是在同型号电炉内进行，硝盐(54%KNO₃+46%NaNO₃)等温淬火使用的是4 kW外热式电阻丝加热电炉。选用的冲击试块，如图1所示。用同一包铁液先后浇铸10个冲击试块(均为湿砂型明浇，浇注温度为1 350℃)，由于热处理加热时没有使用保护气氛，为防止标准试样表面脱碳，每个试块先按图1所示取其下部制成12 mm×12 mm×55 mm的3 个粗加工冲击试样，共18个，然后按表1所示分成6组(每组3个)分别进行不同的热处理，待热处理结束后再磨削加工成10 mm×10mm×55mm标准无缺口冲击试样进行试验。

图1　冲击试块

　　由于怀疑原始组织对奥贝球铁的冲击韧性(a_K)的稳定性有重要影响，所以，在保证球铁的石墨球化等级为1～2级、球墨大小为6～7级、自由渗碳体数量小于0.05%保持不变的前提下，选择了3种不同的原始组织进行等淬试验。这3种不同的原始组织分别是：铸态混合基本组织(P≈60%、F≈40%)；退火态铁素体基本组织(F≈100%)和正火态珠光体基体组织(P＞85%)。等温淬火工艺，如图2所示。即将试样直接放入900 ℃的电炉内加热和保温1 h后快速淬入(330±5) ℃的硝盐中等温1 h时。为了检验等淬后回火处理对奥贝球铁冲击韧性的影响程度，又做了淬后空冷和等淬出后取出直接放入180～200 ℃的电炉内回火处理的对比试验，试验方法及结果，见表1。

图2　等温淬火工艺

表1　试样的热处理工艺及冲击值

<DIV align=center>序
号热处理
工艺a_K/(J^.cm^-2)试验值平均值最大差值1铸态+等淬+回火145　142　13914262退火+等淬+回火110　105　105106.753正火+等淬+回火108　103　102104.364铸态+等淬125　100　 86103.7395退火+等淬89　76　7379166正火+等淬92　87　798613</DIV>

2　试验结果分析

　　(1)原始组织对奥贝球铁的冲击韧性影响显著
　　分别对比表中的1、2、3组和4、5、6组的试验结果可以看出，无论等淬后是否经过回火处理，球铁的原始组织对奥贝球铁冲击韧性的影响规律都是一致的。即1、4两组的冲击值分别比2、5组和3、6组的冲击值高，而2组和3组、5组和6组的冲击值则分别接近。就是说，在相同的热处理条件下，原始组织为混合基体(P≈60%、F≈40%)时，奥贝球铁的冲击韧性比原始组织分别为铁素体基体(F≈100%)和珠光体基体(P＞85%、F＜15%)时奥贝球铁的冲击韧性要好，而铁素体基体和珠光体基体的球铁经热处理后所得奥贝球铁的冲击韧性大小基本相同，分析认为，在相同的奥氏体化温度和时间条件下，由于原始基体组织不同(P和F在基体中的相对含量不同)造成了等淬前奥氏体中碳浓度分布形式不同，致使在相同的等淬条件下导致贝氏体有不同的形核率，进而影响到贝氏体晶粒的大小和数量以及残余奥氏体的数量和分布。由此可见，要使奥贝球铁具有比较高的冲击韧性，在化学成分、石墨球化率和球墨大小、等级满足要求的前提下，选用无自由渗碳体的铸态混合基体(P≈60%、F≈40%)球铁进行处理是一种经济有效的办法。
　　(2)等淬后回火处理与否直接影响到奥贝球铁冲击韧性的大小和稳定性。
　　通过对表1中试样1和4、2和5、3和6的冲击值进行对比发现，在相同的原始组织和等淬条件下，经过淬后回火的试样1、2、3的冲击值分别比没有经过淬后回火的试样4、5、6的冲击值高出37%、35%、和21%。同时还发现，经过回火处理的试样与不经过回火处理的试样相比，前者同组试样的最大冲击值和最小冲击值之差皆比后者小。这说明，回火处理能够将由工艺因素和原始组织的细微差异以及由于等淬后组织在相对数量、形态和分布上的随机差异造成的冲击值差异缩小到最低限度。对此在理论上也是容易解释的。等淬处理后，奥贝球铁的基体组织由上贝氏体(或下贝氏体或上贝氏体和下贝氏体同时存在)和未转变奥氏体组成，由于球铁原始组织的不均匀和热处理过程中不可避免的工艺误差，使得等淬后基体上不同区域的未转变奥氏体含碳量有所不同，致使等淬后部分含碳量较低的未转变奥氏体在空冷时转变为马氏体，从而使奥贝球铁的冲击韧性降低。经过低温(180～200 ℃)回火处理后，即可将等淬后空冷时产生的马氏体和等淬过程中产生的“白区”中的隐针马氏体一并转变为回火马氏体，使部分不稳定的未转变奥氏体进一步转变为下贝氏体和稳定的残余奥氏体，同时，还可有效地消除淬火应力，使奥贝球铁的冲击韧性得以提高，并使由于不稳定组织等因素造成的不同试样或同一试样的不同部分冲击韧性差异变得最小。

作者单位：(河南职业技术师范学院，河南新乡 453003)

分页：