模具鋼材淬火裂紋-馬氏體的顯微裂紋
淬火是將鋼或合金加熱到一定溫度,保持適當(dāng)?shù)臅r間獲得相應(yīng)的高溫相,然后快速冷卻以獲得遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)不穩(wěn)定組織的處理工藝的總稱。淬火是使鋼鐵或合金獲得強化的主要工藝。鋼鐵件淬火主要是為獲得馬氏體組織,以便在適當(dāng)溫度的回火后達(dá)到需要的性能;合金淬火則是為了獲得單一均勻固溶體,為下道工序的時效強化或形變加工作好準(zhǔn)備。由于淬火顯微裂紋的存在對鋼鐵和合金的性能影響很大,對淬火宏觀裂紋也有重要影響。因此,分析研究淬火鋼和合金的顯微開裂,對于評定和調(diào)整熱處理工藝,改善材料的力學(xué)性能有著重要的意義。
例:淬火鋼中馬氏體內(nèi)的顯微裂紋。ωc=0.46%的碳鋼經(jīng)1000℃淬火的GCr15軸承鋼顯微裂紋長約2~12μm。
馬氏體顯微裂紋的產(chǎn)生是由于片狀馬氏體在高速長大時,相互撞擊的結(jié)果;也可能是由于馬氏體和奧氏體晶界或其他雜質(zhì)相碰所造成的。因為撞擊時產(chǎn)生很高的應(yīng)力,而片狀馬氏體比較脆,不能產(chǎn)生塑性變形使其應(yīng)力松馳,因而便易產(chǎn)生顯微裂紋。顯微裂紋形成的敏感度(Sv)通常用單位馬氏體體積內(nèi)出現(xiàn)顯微裂紋的面積來衡量。實驗證明:影響馬氏體顯微裂紋敏感度的主要因素是:
⒈馬氏體的形態(tài)
顯微裂紋僅見于片狀孿晶馬氏體中,在條狀位錯馬氏體中未曾發(fā)現(xiàn)。這可能是因為條狀馬氏體相互平行生長,撞擊的機會少的緣故,即使撞擊,由于它本身塑性較好,也不會產(chǎn)生顯微裂紋。⒉淬火介質(zhì)的溫度
實驗表明顯微裂紋形成敏感度Sv隨淬火介質(zhì)的溫度降低而增加。⒊化學(xué)成分
化學(xué)成分主要是通過改變馬氏體轉(zhuǎn)變點(Ms)的位置來影響顯微裂紋傾向的。一般來說Ms點越低,馬氏體的孿晶傾向越大,越容易出現(xiàn)顯微裂紋。馬氏體中固溶碳量越高,Ms越低,馬氏體的脆性越大,越容易形成顯微裂紋。合金元素對顯微裂紋的影響較小。⒋奧氏體的晶粒大小
試驗發(fā)現(xiàn),顯微裂紋的形成敏感度隨馬氏體片長度增加而升高。
馬氏體片越長,撞擊能量越高,顯微裂紋密度越大。另一方面,較長的馬氏體片遭受其他馬氏體碰撞和沖擊的機會也越多,因此微裂紋也較多。理論研究和試驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)馬氏體長度增加時,馬氏體片越長,撞擊能量越高,撞擊應(yīng)力越大,顯微紋的數(shù)目和長度增加。由于馬氏體轉(zhuǎn)變初期形成馬氏體片將橫貫奧氏體晶粒,其長度將與奧氏體直徑相適應(yīng)。因此顯微裂紋的敏感也隨奧氏體晶粒度的增大而升高。更多信息
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