工件采用中频加热设备进行感应热处理,影响其奥氏体成分不均匀性的因素都有哪些?

日期:2020-09-09 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

工件采用中频加热设备进行感应热处理,影响其奥氏体成分不均匀性的因素都有哪些?

工件在采用中频加热设备进行感应加热热处理时,受多方面因素的影响,可能出现奥氏体成分不均匀现象,从而大大影响工件的使用寿命。因此,了解影响奥氏体成分不均匀性的因素是非常重要的。

快速加热的条件下,产生奥氏体成分的不均匀性要比普通加热时更为突出。其原因是随加热速度增大,奥氏体形成时间缩短,加上保温时间又缩短,使得钢中碳及合金元素化合物来不及充分溶解和进行扩散均匀化。于是就造成了碳及合金元素化合物在奥氏体内呈不均匀分布。这种成分不均匀性随加热速度的增大而加剧;随淬火加热温度的升高而减弱;随奥氏体化保温时间的延长而减轻。奥氏体成分的不均匀性会影响到后期热处理钢材的性能。为此,必须采取相应的热处理工艺措施来减轻奥氏体成分的不均匀性,使其影响降至最低水平。

影响奥氏体成分不均性的因素有以下几点。

(1)感应加热对碳在奥氏体内分布均匀性的影响 以下重点介绍碳素钢中碳元素,在连续加热条件下,加热速度、淬火加热温度对奥氏体内碳分布均匀性的影响。

当淬火加热温度一定时,随加热速度的增大,奥氏体内碳元素不均性增加。例如,原始退火组织钢,加热至1000℃淬火,加热速度为150℃.S-1时,奥氏体内最高含碳量约为0.90%; 相同条件下,加热速度为200℃.S-1时,奥氏体内最高含碳量约为0.60%。

随加热速度的增大,奥氏体内最高含碳量增大,并向高淬火温度移动,从而扩大了奥氏体内碳的不均匀性。

当淬火加热温度一定时,随加热速度的增大,转变速度加快,转变时间缩短,原始组织中原为珠光体和铁素体区域内,形成的奥氏体含碳量的差别增大,并且未溶残留碳化物增多,导致奥氏体的含碳量低于平均值。当加热速度一定时,奥氏体中含碳量,随淬火加热温度的升高,其差别缩小。

总之,碳在淬火加热过程形成的奥氏体中分布的均匀性,在感应加热条件下主要取决于加热速度和淬火加热温度(即奥氏体化温度)。加热速度越快,奥氏体内碳的均匀性越差;奥氏体化温度越高,碳在奥氏体内分布的均匀性越好。但是,奥氏体化温度不可太高,它将受到奥氏体晶粒长大的约束。

(2)感应加热对合金元素在奥氏体内分布均匀性的影响 在快速加热条件下,在奥氏体化过程中,合金元素溶入奥氏体比碳元素更加困难。因为部分合金元素如A1、Ti、V,Nb、Ta、Zr等对钢中碳、氮有很强的亲和力,它们能同碳、氮形成高熔点的碳化物或氮化物。这些化合物在加热过程中很难溶入奥氏体,而且这些化合物在高温时扩散系数很小,比碳原子的扩散数小104-105倍。因此,奥氏体时其不均匀性远大于碳。

在制订感应加热奥氏体化工艺时,必须尽量放慢加热速度,适当提高奥氏体化温度,必要时采取增设保温时间等措施,以便改善上述合金元素在奥氏体内分布的均匀性。

(3)晶粒组织细小的钢有利于奥氏体成分的均匀化 经感应加热预处理钢具有细小的结晶组织,能促进奥氏体成分的均匀化。通过试验可知,原始含碳量0.86%的钢在150℃.S-1相同的加热速度下,淬火加热温度为900℃时,原始组织为淬火的细晶粒钢中,奥氏体含碳量为0.86%;相同条件下,原始组织为退火的粗晶粒钢中,奥氏体含碳量为0.70%,两者奥氏体中含碳量相差0.16%。由此可见,钢的组织越细,越有利于奥氏体中碳与合金元素的均匀分布。而经感应加热预处理的组织与普通加热相比,具有更细的组织结构,因此更有利于奥氏体成分的均匀分布。

综合以上各种快速加热对奥氏体成分均匀性的影响因素,可以认为,感应加热对奥氏体成分均匀化的不利影响多于普通加热。但是,只要合理地选择加热速度和奥氏体化温度,必要时增加保温时间,就可以取得良好的效果。