一种中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺

摘要

本发明公开了一种中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺，其中，加热阶段：将中低碳钢的试样加热到完全奥氏体温度Ac3和珠光体转变温度Ac1之间的一个试验温度；保温阶段：通过在所述的试验温度持续一定的保温时间；冷却阶段：通过适当的冷却速度，使得碳化物析出沉积在细小的碳化物核心上，最终形成类似于球状的碳化物颗粒，达到球化珠光体的效果。采用上述技术方案，避免为确定工艺参而需要进行大量的交叉试验，减少了试验的次数和时间；改善其组织以及力学性能，提高生产效率，减少能源的消耗，在实际生产中具有净高的经济价值。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料分析与试验的技术领域，涉及改善金属材料组织和性能的热处理技术，更具体地说，本发明涉及中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺。

背景技术

传统的球化珠光体工艺利用扩散球化的机制来改变珠光体形态，耗时长，试验周期大。

近年来新型的利用“离异共析”机理进行的球化工艺是未来球化热处理工艺发展的重要方向，相比于传统的球化工艺具有周期短，能耗小的特点。

利用“离异共析”机理进行的球化工艺需要对加热温度、保温时间、冷却速度等工艺参数分别有精确的控制，以便于工艺参数结合起来得到较好的球化效果。这样就需要有针对于三个工艺参数而进行大量的交叉实验，最终得到一个比较合适的工艺方案。这样一来，确定某一钢种的工艺方案需要耗费大量的时间和浪费大量的物资。

随着理论知识的提高和实验水平的发展，会有越来越多的方法可以比较简便的确定这种球化工艺的最佳参数。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺，其目的是改善其组织及力学性能，并减少试验的次数和时间。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺包括加热阶段、保温阶段、冷却阶段，其工艺内容为：

加热阶段：将中低碳钢的试样加热到完全奥氏体温度Ac₃和珠光体转变温度Ac₁之间的一个试验温度，这时组织中的片层状珠光体发生了溶解、断裂；

保温阶段：通过在所述的试验温度持续一定的保温时间，使得刚溶解、断裂而形成不均匀且不规则的颗粒状的珠光体进一步的溶解，形成细小的碳化物的核心；

冷却阶段：通过适当的冷却速度，使得碳化物析出沉积在细小的碳化物核心上，最终形成类似于球状的碳化物颗粒，达到球化珠光体的效果。

另外，当在冷却阶段利用连续冷却的方式无法达到所要求的球化碳化物效果时，则在冷却到此种钢种的Ar₁温度时加入等温阶段，进行一定时间的保温，使得碳化物充分析出沉积在细小的碳化物核心上。

更具体地：

1、所述的加热温度的确定：

当所述的试样加热到所述的试验温度时，将试样立即取出淬火，之后金相制备并进行组织观察，主要观察在马氏体基体上碳化物颗粒的断裂分布情况；经过多次上述过程，根据所得到的相对最佳的组织来确定最合适的加热温度T。

2、所述的保温时间的确定：

在确定了最佳的加热温度T后，制定在这一温度下的几种不同的保温时间，当温度加热到T时候，分别保温这几种时间，取出试样淬火后金相制备，进行组织观察，主要观察碳化物颗粒的大小和分布情况；碳化物大小为细小的碳化物核心，分布弥散为较好的组织；在上述几种不同的保温时间中，根据所得到最佳的组织来确定最合适的保温时间为H。

3、所述的冷却速度的确定：

根据所确定最佳的加热温度T和最合适的保温时间H，制定不同的冷却速度进行冷却，最终的组织为分布弥散均匀，大小合适的碳化物颗粒为最佳组织；在上述不同的冷却速度中，根据所得到最佳的组织来确定最合适的冷却速度C。

4、等温时间的确定：

当上述试验的冷却速度达不到所述的要求时，则采用在冷却过程中加入等温阶段的方法，使得碳化物充分析出沉积在细小的碳化物核心上；分别采用几种不同的等温时间进行试验；在上述几种不同的等温时间中，根据所得到的最佳的组织来确定最合适的等温时间H1。

本发明采用上述技术方案，利用淬火实验分别确定最佳的工艺参数，包括加热温度、保温时间、冷却速度及等温时间，避免为确定工艺参而需要进行大量的交叉试验，减少了试验的次数和时间；对中低碳钢通过使用中间相退火球化珠光体的工艺，改善其组织以及力学性能，采用“离异共析”的方式减少球化过程的时间；同时可以提高生产效率，减少能源的消耗，在实际生产中具有净高的经济价值。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明提供的是一种中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺。为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现改善材料的组织及力学性能、减少试验的次数和时间的发明目的，本发明采取的技术方案为：

以上所述的中间相退火球化中低碳钢组织中珠光体的试验工艺包括加热阶段、保温阶段、冷却阶段，其工艺内容为：

加热阶段：将中低碳钢的试样加热到完全奥氏体温度Ac₃和珠光体转变温度Ac₁之间的一个试验温度，这时组织中的片层状珠光体发生了溶解、断裂；

保温阶段：通过在所述的试验温度持续一定的保温时间，使得刚溶解、断裂而形成不均匀且不规则的颗粒状的珠光体进一步的溶解，形成细小的碳化物的核心；

冷却阶段：通过适当的冷却速度，使得碳化物析出沉积在细小的碳化物核心上，最终形成类似于球状的碳化物颗粒，达到球化珠光体的效果。

另外，当在冷却阶段利用连续冷却的方式无法达到所要求的球化碳化物效果时，则在冷却到此种钢种的Ar₁温度时加入等温阶段，进行一定时间的保温，使得碳化物充分析出沉积在细小的碳化物核心上。

本发明的效果是：

针对于中低碳钢有效达到球化珠光体组织的作用，改善传统的球化，本工艺采用“离异共析”的方式减少球化过程的时间，减少能源的消耗，从而有一定的经济价值。

利用淬火实验分别确定加热温度、保温时间工艺参数，避免为确定工艺参而需要进行大量的交叉试验，减少了试验的次数和时间。

具体的实施方式是：

以上所述的加热阶段、保温阶段、冷却阶段，这三个阶段分别需要特定的试验来确定加热温度、保温时间、冷却速度这三个工艺参数。

加热温度的确定：

可以预先确定将组织加热到完全奥氏体温度(Ac₃)和珠光体转变温度(Ac₁)之间的某一温度；当试样加热到这一温度时，将试样立即取出淬火，之后金相制备进行组织观察，主要观察在马氏体基体上碳化物颗粒的断裂分布情况，根据相对较好的组织来确定最佳的加热温度T。

保温时间的确定：

根据上一试验确定了最佳的加热温度T，制定在这一温度下的几种不同的保温时间，当温度加热到T时候，分别保温这几种时间，取出淬火后金相制备，进行组织观察，主要观察碳化物颗粒的大小和分布情况，碳化物大小为细小的碳化物核心，分布弥散为较好的组织，根据最佳的组织确定最合适的保温时间为H。

冷却速度的确定：

根据前两个阶段确定最佳的加热温度T和最合适的保温时间H，制定不同的冷却速度进行冷却，最终的组织为分布弥散均匀，大小合适的碳化物颗粒为最佳组织，根据最佳组织确定最合适的冷却速度C。

等温时间的确定：

当试验的冷却速度达不到一定的要求时，可以采用在冷却过程中加入等温阶段的方法，使得碳化物充分析出沉积在细小的碳化物核心上。同样可以分别采用几种不同的等温时间进行试验，根据最终的组织情况来确定最佳的等温时间H1。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。