珠光体球化毕业论文

在室温条件下，钢材的金相组织一般都相当稳定。但是，在高温条件下，金属原子的扩散活动能力增大，钢材的组织结构将不断发生变化。因而导致钢材的性能发生变化。温度愈高，原子的扩散能力愈强，在高温下使用的时间愈长，原子扩散得愈多，钢材的组织结构变化也就愈大。长期在高温条件下工作的钢材，产生危害性的组织变化主要有：珠光体球化、石墨化及固溶体中合金元素的贫化。常用的各种碳钢及低合金钢大都是珠光体钢。这种钢的正常组织由珠光体与铁素体组成。其中，珠光体又是由铁素体和渗碳体呈薄片状相互间夹而成，即片状珠光体。片状珠光体是一种不稳定的组织，当温度较高时，原子的活动能力增强，扩散速度增加，珠光体中的片状渗碳体逐渐转变成球状，再逐渐聚集成大球团，这种现象称为珠光体球化。珠光体球化会降低材料的室温强度，在中度球化的情况下，将使低碳钢和低碳钼钢的强度降低10-15，当严重球化时，强度降低约20-30。另外，珠光体球化还会使材料的蠕变极限和持久强度明显降低，加速高温承压部件在使用过程中的蠕变速度，减少工作寿命，导致钢材在高温和应力作用下的加速破坏。石墨化主要发生在低碳钢和含钼量0。5的低碳合金钢上。在高温和应力的长期作用下，这种钢的组织中的渗碳体，自行分解为铁和石墨，这个过程称为石墨化。开始时，石墨以微细的点状出现在金属内部，以后，逐渐聚集为愈来愈粗的颗粒。石墨的强度极低，石墨化使金属材料的常温及高温强度下降，冲击韧性下降更大。如果石墨成链状出现，则非常危险。长期在高温和应力条件下工作的钢材，由于高温使合金元素原子的扩散能力增加，会导致合金元素在固溶体和碳化物相之间发生转移过程。那些对固溶体起强化作用的合金元素，如铬、钼、锰等，会不断地脱溶，而碳化物相中的合金元素会逐渐增多，即合金元素由固溶体向碳化物转移，出现固溶体中合金元素的贫化现象。合金元素转移的结果，使材料的高温强度（蠕变极限和持久强度）下降。

压力容器用碳素钢和低合金钢，在常温下的组织一般为铁素体加珠光体。珠光体晶粒中的铁素体及渗碳体是呈薄片状相互间夹的。片状珠光体是一种不稳定的组织，当温度较高时，原子活动力增强，扩散速度增加，片状渗碳体便逐渐转变为珠状，再积聚成大球团，从而使材料的屈服点、抗拉强度、冲击韧性、蠕变极限和持久极限下降，这种现象称作珠光体球化。

球化处理是铸铁在铸造时处理合金液体的一种工艺，用来获得球状石墨，从而提高铸铁的机械性能，这种铸铁称为球墨铸铁。什么是球化处理?1．前言近几年来,紧固件行业非标、异型件产品的增多,造成了冷挤压工艺得到了迅速发展,由于产品规格形状各异,这势必给这些零件的软化处理带来了更高的要求。例如,常用的冷镦钢线材ML8Ae、ML10、ML15或ML20,以SWRCH8A、SWRCH8A、SWRCH10A、SWRCH15A、SWRCH22A等牌号居多,要求进行球化退火,以获得铁素体基体上均匀分布的球状碳化物组织。球化组织硬度低、塑性好,冷作或冷挤压时不易产生裂纹。对于断面缩减率达70% -- 85%的零件,若中间退火工艺不当,不仅不能充分发挥材料塑性,而且会给冷挤成型带来诸多困难。2.退火工艺①.退火前组织 材料ML10钢,经金相检验,其组织为铁素体+片层状珠光体。硬度为66--72HRB,组织中有成分偏析,其带状组织≤3级。②退火工艺试验a.等温退火,900℃×3--5h炉冷,660—650℃等温4--6h炉冷,晶粒度5--6级,硬度55--58HRB,铁素体+片状珠光体,在6000KN油压机上冷挤成型时,,压力不稳定,有跳模现象。由于奥氏体化温度过高,形成的奥氏体成分均匀,减少了珠光体的形核率。因此,获得的是片层状珠光体组织,片状珠光体具有较大的相界面,晶界又是位错运动的最大障碍,加上片状珠光体中的亚晶界,构成许多亚晶粒,阻碍了塑性变形时位错的运动,使位错滑移受阻,变形抗力上升,塑性下降。b.普通退火 900℃×3--5h炉冷至500℃出炉,晶粒度5--6级,硬度56--60HRB,虽可以缩短退火时间,但是冷挤压一次合格率低,报废率达10%以上,并且冷挤件长短不一,有严重挤不足现象,这是因为普通退火时线材随炉冷却,各部分冷却不一致。而过冷奥氏体在连续冷却中进行,珠光体转变是在一定范围内进行的,高温区形成珠光体较粗,低温区形成的珠光体较细。这种粗细不等的珠光体将引起力学性能的不均匀,不利于零件的冷挤压。c.等温球化退火 760—770℃保温3--4h,炉冷至660—680℃等温4--6h至500℃出炉。由于降低了奥氏体化温度,渗碳体只部分溶解,碳化物呈小球,点状分布在铁素体基体上,晶粒度5--7级,硬度50--55HRB。根据铁碳状态理论,片状珠光体在保温过程中,由于其曲率半径不同,各处的溶解度不同,引起碳的扩散,打破了碳浓度的平衡,结果导致渗碳体的球化,得到有良好冷挤性能的组织,压力机压力稳定,冷挤压尺寸稳定,废品下降至以下。由此可见,对冷形变量在70%--85%以上的低碳钢中间退火仅仅控制晶粒度和硬度是远远不够的,关键在于要控制渗碳体的形态。一般热处理手册和文献资料中较少低碳钢球化方面的论述,认为球化主要用于共析、过共析钢,实践证明,低碳钢在等温球化退火方面具有工艺优越性,其塑性良好,冷挤压冷成型效果明显。3.小结a.当冷挤压形变量在70%以上后,按传统普通退火工艺后得到片状珠光体,这样的组织变形抗力及加工硬化率都较高,不适宜于冷挤压冷成型。实践证明,等温球化退火不仅兼顾了硬度和晶粒度，还考虑了碳化物的形态，可以充分发挥低碳钢的塑性，使冷挤压冷成型一次合格率达以上。b.低碳钢球化的关键是控制温度，加热温度一定要控制在Ac1+20--30℃，温度过高，则退火后便不能得到完全的球状珠光体，可能为球状和片状珠光体的混合物，甚至全部为片状珠光体。如果加热温度过低，则原来组织中的片状珠光体未能转变，这些都会影响材料的塑性。c.低碳钢等温球化退火也要尽可能采用保护气氛保护，防止氧化脱碳，一般可采用甲醇滴注