热处理制度对T10钢组织和硬度的影响实验

热处理制度对T10钢组织和硬度的影响实验一、实验目的1. 论述 T10钢球化退火和780淬火后的组织和硬度。2. 探索了改变原始组织和热处理工艺（淬火温度）对其的影响。二、概 述T10钢是一种最常用的工模具钢，热处理后要求有高的硬度 5965HRC、强度、耐磨性及适当的韧性等；T10钢ACm为800，通常采用球化退火、Ac1+(3050)淬火及170200回火的传统热处理工艺。通常认为这可使钢获得具有最佳配合的强度和韧性。一些工厂的生产实践表明，T10钢制冷变形模具使用寿命较低，易出现壁裂、崩刃和折断等，以致过早报废。为此，我们探索改进T10钢的热处理工艺。三、实验步骤二 实验过程1.试验方法试验用T10钢的成分见表1。选用粒状珠光体及片状珠光体两种原始组织，前者试样仅用780传统工艺淬火，而后者试样则用740、780、840、900四种淬火温度，随后进行机械性能检测试验。表1 T10钢的化学成分成分CSiMnPS含量1.026 %0.22%0.22%0.21%0.15%2.试样的热处理2.1预备热处理2.2.1正火 T10钢的ACm为800，正火温度约为ACm +3050，故取840。用下列经验公式计算加热时间： 公式中T加热时间，min； a加热时间系数，min/mm，（碳钢取0.81.2 minmm-1）； K装炉修正系数； D工件有效厚度，mm。正火工艺参数见表2，工艺曲线见图1。表2 正火工艺参数工艺正火参数 加热温度/保温时间/min冷却方式正火炉84040空冷箱式炉 温度T/840550时间t/min图1 正火工艺曲线正火后组织图见图2图2 正火后组织（400）2.1.2球化退火T10钢锻坯经10kw箱式电炉等温球化退火，在770 保温2 h，再冷到680，保温4小时，出炉空冷。机械加工后的机械性能、淬透性及金相试样，一部分按传统工艺热处理，以作对比。球化退火工艺参数见表2。球化退火工艺曲线见图3。温度T/2h7704h680时间t/min图3球化退火工艺曲线球化退火后组织如图4所示图4 等温球化退火后组织（400）2.2最终热处理所有试样在箱式炉内进行最后热处理，等温球化退火试样淬火加热780，正火试样淬火加热分别为740、780、840、900保温，用水淬火，200回火，然后磨加工到规定尺寸。每种工艺每个试验都取4个试样的平均值。最终热处理工艺参数见表3。用下列经验公式计算淬火加热时间： 公式中 T加热时间，min； a加热时间系数，min/mm；碳钢取0.81.2 minmm-1 K装炉修正系数； D工件有效厚度，mm。表3 T10钢最终热处理工艺规范序号原始组织淬火加热温度/时间/min冷却介质淬火炉1片状珠光体74030水箱式炉2780384049005粒状珠光体780片状珠光体在淬火后组织如图图5740淬火（400）780淬火（400）840淬火（400）900淬火（400）图5 片状珠光体在淬火后组织粒状珠光体淬火后组织如图6780淬火（400）图 6 粒状珠光体淬火后组织3.性能试验方法 检测各零件的硬度及观察各个显微组织，在HR150A型洛氏硬度计上测定其硬度值，在XJL02 型金相显微镜上拍摄显微组织照片及测晶粒度。其它机械性能试样断后也进行显微组织观察，并测了试样心部硬度。淬火后硬度、晶粒度和组织检测结果见表5。序号原 始组 织热处理规范硬度（HRC）金相组织1P片740淬火51细针状M+细板条M+Ar+碳化物2780淬火52细针状M+细板条M+Ar+碳化物3840淬火53针状M+Ar4900淬火50针状M+ Ar5P粒等温球化+780淬火52.5针状M +Ar三 结果分析1 组织分析 改变T10钢原始组织及奥氏体化温度,导致了马氏体组织结构发生变化。（1） 当原始组织为片状珠光体时,在740、780加热未完全奥氏体化，奥氏体含碳量不高，得到细针状、细小板条状马氏体；在840、900淬火后，碳完全融入奥氏体中，得到针状马氏体,且由于温度升高，得到的组织较740、780淬火后组织粗大；900在淬火时，温度过高，奥氏体晶粒粗大，晶界过热，所以淬火后晶粒更加粗大，晶界出现弱化现象，如图 5。（2） 当原始组织为粒状珠光体时,780淬火后的马氏体形态为针状马氏体，其组织较均匀，如图6。4.2硬度分析 奥氏体化温度升高，奥氏体中碳含量增加，使硬度值有所增加，故740、780、840的硬度逐渐增加 ；900加热，Ar晶粒粗大淬火后得到组织硬度反而降低。四 结 论 综上所述，与传统球化退火工艺相比，片状珠光体淬火得到的组织硬度与其不同，在与传统工艺相同淬火温度得到的组织，硬度较传统工艺稍小，但在840下可得到硬度更大的组织。随温度增加，片状珠光体组织淬火后硬度逐渐增加，在840淬火时硬度达到最大，在900淬火会因为组织过于粗大而使硬度降低。