过共析钢球化退火会析出网状碳化物吗？

孤鸿踏雪

让我们共同回顾一下球化退火的基本理论常识：

       　球化退火是把钢的显微组织处理成球化体的热处理工艺，而球化体是指碳化物（包括渗碳体）呈球状小颗粒均匀分布在铁素体基体中的显微组织，又称为球状或粒状珠光体。一般常用的方法是加热使钢件奥氏体化后，较长时间地保持在略低于下临界点的温度，然后缓慢地冷却下来。
　　　球化退火工艺概述
　　　从理论上讲，粒状珠光体形成的关键在于奥氏体中保留大量的未溶碳化物质点，并存在碳浓度的微观不均匀性。只有这样才能使碳化物从过冷奥氏体中均匀弥散地析出并球化，形成粒状珠光体。因此，球化退火的工艺制度相当严格。
　　　影响球化质量的因素
　　　加热温度的选择，是能否获得完全球化组织的关键因素。加热温度适当，则既能保证原来的片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，形成较为粗大的颗粒状碳化物，若加热温度稍高或稍低于正常温度，则会形成过热或欠热组织，不能形成正常的球化组织。实践证明：加热时，剩余碳化物微粒越多，越易球化。
　　　由此可见，钢的化学成分也是影响球化质量的一个重要因素。如碳素工具钢中的T10A~T13A相对于T7A~T9A较易于球化；含有Cr 、Mo、W、Ti、V等强碳化物形成元素的合金工具钢和滚动轴承钢，在加热时，其合金渗碳体或碳化物比较稳定难溶，当加热温度略高于Ac1时，奥氏体也较为不均匀，这就易于获得良好的球化条件，故这些钢种球化退火的加热温度范围较宽，球化退火温度常选择在A1~Acm之间。而对于近共析成分的钢种，由于其A1和Acm趋于合并，其球化退火温度范围特别窄，如T8A、T9A只限于740~750℃，而远离共析成分的钢如T10A~T13A就稍宽一些为750~780℃，易于控制。
　　　冷却速度是影响球化效果的又一因素。冷却速度的大小直接影响到粒状碳化物的颗粒大小和均匀性，当加热温度一定时，冷却速度越小，奥氏体向珠光体转变时在高温区经历时间越长，析出的碳化物进行扩散、聚集的时间就会越充分，形成的碳化物颗粒就越大而且均匀；反之，就会得到硬度偏高的细粒状组织，对切削加工不利。
　　　此外，钢的原始组织状态将直接影响球化的质量和效果。具有细薄珠光体、细小碳化物并均匀分布的正火或淬火组织以及经冷加工变形的组织，最易于球化。若原始组织有网状渗碳体，将很难球化，必须先正火消除网状组织再进行球化退火，才能取得良好的效果。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-11-28 14:22
水有点浑，也有点乱。
从实践上看：加热时奥氏体成分越不均匀，退火后越容易得到球化组织。
想像中的：将过 ...

娃娃，就问一个问题，球退后发现网状碳化物，那么这个网状组织是球退前就有了呢？还是在球退的冷却过程中产生的呢？
如果材料碳偏析会怎么样呢？

伯龙马

    试想一下：如果原始组织中有网状碳化物，当加热到一定温度，将其溶解但碳并未均匀化。此时是否具备球化的条件？

搬运工

aaron01 发表于 2013-11-28 15:28
娃娃，就问一个问题，球退后发现网状碳化物，那么这个网状组织是球退前就有了呢？还是在球退的冷却过程中 ...

不出现极大的工艺偏差问题，这个网状就是退火前就有的。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-11-28 15:28
娃娃，就问一个问题，球退后发现网状碳化物，那么这个网状组织是球退前就有了呢？还是在球退的冷却过程中 ...

这个问题分二个问题谈比较好。
先谈第一个问题：应对球化后出现的网状碳化物进行金相分析，因为，析出的网状与球化前保留下来的网状有组织上的不同。从而分析其存在的工艺上原因。
至于因偏析造成的浓度差而引起的网状碳化物，可以专门讨论。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-11-28 17:18
这个问题分二个问题谈比较好。
先谈第一个问题：应对球化后出现的网状碳化物进行金相分析，因为，析出的 ...

可是球退析不出网状碳化物啊。
如果球退过程析出网状碳化物来了，那这个球退的奥氏体化就出大问题了。

搬运工

aaron01 发表于 2013-11-28 19:44
可是球退析不出网状碳化物啊。
如果球退过程析出网状碳化物来了，那这个球退的奥氏体化就出大问题了。 ...

你想说的是：球化都能析出网状，那粗片状也出来了。
再胆子大一点，要是球化的冷速极端的快呢。。。，
马氏体。

aaron01

伯龙马 发表于 2013-11-28 15:33
试想一下：如果原始组织中有网状碳化物，当加热到一定温度，将其溶解但碳并未均匀化。此时是否具备球化 ...

老师，我觉得如果原始组织就有网状碳化物，相当于在晶界和晶内存在了极大的碳和合金元素偏析，要消除此种合金元素偏析才能实现碳化物溶解，这个需要较高温度下进行充分扩散均匀化了，就象高速钢的一次碳化物一样是很难溶解到奥氏体里去的。
而通常球退的奥氏体化是不完全的，也就是刚刚把片状珠光体溶掉大部分而已，恐怕对网状碳化物无能为力。

搬运工

球化退火只要不出现极端的过热而使碳化物极度的溶解，是不会在这一环节中析出网状碳化物的。

搬运工

aaron01 发表于 2013-11-28 19:54
老师，我觉得如果原材料就有网状碳化物，相当于在晶界和晶内存在了极大的碳和合金元素偏析，要消除此种合 ...

在GCr15轴承钢球化退火后的组织中如发现有网状碳化物，需正火后重新球化。
原材料中的网状碳化物在标准允许范围内，球化退火后组织可以达到标准要求。
具体问题具体分析。

aaron01

搬运工 发表于 2013-11-28 20:05
在GCr15轴承钢球化退火后的组织中如发现有网状碳化物，需正火后重新球化。
原材料中的网状碳化物在标准允 ...

我的帖子里的原材料是笔误了，应该理解成球退前的组织吧。

搬运工

aaron01 发表于 2013-11-28 20:07
我的帖子里的原材料是笔误了，应该理解成球退前的组织吧。

级别低的网状，球化退火后网状即可消失。

搬运工

哈哈，低级别的网状根本就没有封闭的网或断续的网。。。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-11-28 19:44
可是球退析不出网状碳化物啊。
如果球退过程析出网状碳化物来了，那这个球退的奥氏体化就出大问题了。 ...

正常情况下是没有。但是现场情况比较复杂，不能不考虑到意外的发生。

伯龙马

aaron01 发表于 2013-11-28 19:54
老师，我觉得如果原始组织就有网状碳化物，相当于在晶界和晶内存在了极大的碳和合金元素偏析，要消除此种 ...

艾伦您好，我很赞成您对高速钢中一次碳化物难熔的观点。如果是T12钢中的网状碳化物将如何呢？当加热到一定温度，将其溶解但碳并未均匀化。此时是否具备球化 ...

搬运工

伯龙马 发表于 2013-11-29 12:50
艾伦您好，我很赞成您对高速钢中一次碳化物难熔的观点。如果是T12钢中的网状碳化物将如何呢？当加热到一 ...

我认为这样的情况下，球化会不充分（会有多量的片状珠光体组织）。

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-11-29 12:50
艾伦您好，我很赞成您对高速钢中一次碳化物难熔的观点。如果是T12钢中的网状碳化物将如何呢？当加热到一 ...

       这样的情况不利于球化

搬运工

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 09:02
这样的情况更利于球化

等到网状碳化物溶断时，原片状珠光体区域相对于球化退火来说，已过热严重了。

孤鸿踏雪

搬运工 发表于 2013-12-1 09:12
等到网状碳化物溶断时，原片状珠光体区域相对于球化退火来说，已过热严重了。 ...

惭愧，笔误！我的意思是“这种情况不利于球化”，这个，看我51#楼的内容便知

伯龙马

搬运工 发表于 2013-11-30 20:51
我认为这样的情况下，球化会不充分（会有多量的片状珠光体组织）。

搬运高工：您好，有多量的片状珠光体组织，说明什么？加热温度是高？还是低？这种片状珠光体是析出的？还是原有的？

伯龙马

搬运工 发表于 2013-12-1 09:12
等到网状碳化物溶断时，原片状珠光体区域相对于球化退火来说，已过热严重了。 ...

      原始组织带有网状碳化物的T12钢，奥氏体化过程是怎样进行的？是网状碳化物先溶解，再奥氏体中碳进行均匀化？或是奥氏体中碳先均匀化，然后网状碳化物再溶解？
   

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-12-1 11:10
原始组织带有网状碳化物的T12钢，奥氏体化过程是怎样进行的？是网状碳化物先溶解，再奥氏体中碳进 ...

       原始组织有网状碳化物的T12钢，应该是一种退火组织，其金相组织结构特征是：珠光体基体+网状碳化物（先共析相）。

        从理论上讲，应该是珠光体先溶解，网状碳化物是后于珠光体而慢慢溶断为链状或点状。从球化退火的要求说，不能让其溶断后的碳化物质点全部溶解消失，保留一定的这些点状碳化物有利于球化的效果

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 09:14
惭愧，笔误！我的意思是“这种情况不利于球化”，这个，看我51#楼的内容便知 ...

杨工 ：您好。原始组织带有网状碳化物的T12钢与无网状碳化物的T12钢，采用不同加热温度（前者加热到Acm以上，后者加热到Acm至Ac1之间）确保奥氏体都没均匀化，采用适当冷却，都可获得球化效果？

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 11:21
原始组织有网状碳化物的T12钢，应该是一种退火组织，其金相组织结构特征是：珠光体基体+网状碳化 ...

同意您的表述。

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-12-1 11:24
杨工 ：您好。原始组织带有网状碳化物的T12钢与无网状碳化物的T12钢，采用不同加热温度（前者加热到Acm以 ...

        无网状碳化物的T12钢是什么意思？它是一种什么样的状态？

        因为T12钢的平衡组织必然是珠光体+先共析的碳化物，碳化物若不以网状存在？它应该是以条状或块状存在的，想必这种状态的T12钢球化效果应不如前者

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 11:30
无网状碳化物的T12钢是什么意思？它是一种什么样的状态？

        因为T12钢的平衡组织必然是珠 ...

也可以是伪共析组织吧。或是非马氏体、非平衡组织等。除了原始组织过热以外，如何界定碳化物在什么情况下必须先正火再球化退火？

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-12-1 11:41
也可以是伪共析组织吧。或是非马氏体、非平衡组织等。除了原始组织过热以外，如何界定碳化物在什么情况下 ...

          T12钢的成分离共析点较远，如果是伪共析组织的话，那必然是强冷却的正火组织。

         具有过共析成分的工模具钢，由于先共析碳化物往往沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，对钢的基体具有较强的分割作用，降低了钢的塑性和韧性，增大了脆性，同时给退火时珠光体的球化以及淬火时加热温度的选择都带来了严重的影响。
         网状碳化物是钢件在锻（轧）后的堆冷或空冷时较慢冷却过程形成的。如果锻造（或轧制）时在两相区800~900℃之间停锻（或轧），此时先共析碳化物虽然沿奥氏体晶界优先析出，但形变尚在继续进行，仍可将析出的网状碳化物破碎。这种办法由于影响锻锤（或轧机）的生产率（通常形变的终止温度在1000℃左右），生产上很难采用这一办法。另一办法是锻（或轧）后，将钢件散置并快速冷却，如在轧机的滚道上安置喷水圈或吹风快冷。
　　　若采用热处理办法消除这种有害的网状组织，便是先正火除网后球化。
　　　因为正火能够使晶粒细化并使网状碳化物固溶破断，从而有效地消除过共析钢中的二次碳化物（含渗碳体）粗大网络。当加热到高于Acm点（Fe-C平衡图的ES线）时，二次碳化物溶解，随后在空气中快冷，来不及形成有害钢件性能的粗大网络。而退火和淬火工艺所采用的加热温度不高，难以消除严重网状碳化物的危害。所以，必须在球化退火之前予以消除或降低网状碳化物级别。

吉祥如意

我的观点与上面的有所不同。
1.有网状的过共析钢在Ac1~Accm之间加热时，网状碳化物也会发生断裂和球化，但所得碳化物颗粒较大，往往呈多角形、“一”字形或“人”字形。由于网状碳化物为先共析相，尺寸较大，使其断裂、球化所需的加热温度高于正常球化退火温度，所以采用正常的球化退火无法消除网状碳化物。
2.因此，对有网状碳化物的过共析钢，应先进行正火以消除网状碳化物，然后再进行球化退火。

搬运工

伯龙马 发表于 2013-12-1 10:55
搬运高工：您好，有多量的片状珠光体组织，说明什么？加热温度是高？还是低？这种片状珠光体是析出的？还 ...

这种情况下的片状珠光体组织是退火冷却时析出的。
原始组织带有网状碳化物的T12钢，只在加热温度足够时，网状碳化物才会逐步溶解，这样的一种前提条件下，由于原始组织中片状珠光体内的碳化物片溶解得快，这个区域内未溶碳化物质点过于少，奥氏体成分也相对过于均匀，导致退火后的组织球化不良，也就是会出现多量的片状珠光体组织。

aaron01

网状碳化物的存在造成较严重的成分偏析，要溶解此种碳化物，相比点状碳化物而言，需要更大的过热度，因为需要充分的扩散来让成分均匀化，很难想象碳含量达到6%以上局部晶界会在800C以下的温度下扩散均匀。
如果其他地方还保留碳化物未溶以成为球化时的质点的话，那是不可能对网状碳化物溶解的。

伯龙马

aaron01 发表于 2013-12-1 12:36
网状碳化物的存在造成较严重的成分偏析，要溶解此种碳化物，相比点状碳化物而言，需要更大的过热度，因为需 ...

碳含量达到6%以上局部晶界会在800C以下的温度下扩散均匀。

伯龙马

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:01
碳含量达到6%以上局部晶界会在800C以下的温度下扩散均匀。

这是什么钢？

aaron01

碳化物的难溶于否，取决于碳化物的形态，和成分偏析程度，
共晶碳化物最难溶，其次是网状的二次碳化物，最易溶的是点状碳化物。这是由成分偏析程度决定的。

aaron01

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:02
这是什么钢？

碳化物的碳含量是6.67%,方便起见，我把晶界附近想象成高碳的偏析情况，也许没那么夸张。
个人意见。

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 11:51
T12钢的成分离共析点较远，如果是伪共析组织的话，那必然是强冷却的正火组织。

         具有 ...

您的意思，就是在大多数情况下T12钢球化退火前必须先进行正火处理？

伯龙马

aaron01 发表于 2013-12-1 13:03
碳化物的难溶于否，取决于碳化物的形态，和成分偏析程度，
共晶碳化物最难溶，其次是网状的二次碳化物，最 ...

您说对了！我的问题是如何界定碳化物在什么状态下，必须先正火后球化处理。

搬运工

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:08
您的意思，就是在大多数情况下T12钢球化退火前必须先进行正火处理？

采用不完全退火这样的工艺方法不足以改善像T12这样的过共析钢中存在的网状碳化物缺陷。

伯龙马

搬运工 发表于 2013-12-1 12:15
这种情况下的片状珠光体组织是退火冷却时析出的。
原始组织带有网状碳化物的T12钢，只在加热温度足够时， ...

如果是这样的话，在球化等温阶段加长保温时间，即延长球化过程可否获得正常球化效果？

aaron01

我觉得过共析钢，在锻后就要快冷，避免析出网状组织，一旦在球退前出现网状组织，恐怕靠球退解决不了这个碳化物问题，
或者说，只要在球退组织里发现网状碳化物，只要球退的奥氏体化过程没有问题（温度没有高到离谱），一定是前道工序产生的。

搬运工

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:24
如果是这样的话，在球化等温阶段加长保温时间，即延长球化过程可否获得正常球化效果？ ...

如果已经过热，碳化物质点少，奥氏体成分波动小，等温过程中势必会有片状组织产生。

伯龙马

搬运工 发表于 2013-12-1 13:22
采用不完全退火这样的工艺方法不足以改善像T12这样的过共析钢中存在的网状碳化物缺陷。 ...

T12钢的不完全退火与其球化退火（等温退火）的区别，在于前者是加热后缓慢冷却下来，而后者是在Acr稍上停留一段时间后再冷却。两者的处理结果：前者难于改善网状碳化物；后者可获得球化效果。等温退火和定义的球化退火都可以获得球状珠光体。

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:08
您的意思，就是在大多数情况下T12钢球化退火前必须先进行正火处理？

       关于这个问题，我认同艾伦83#楼的观点

伯龙马

搬运工 发表于 2013-12-1 13:31
如果已经过热，碳化物质点少，奥氏体成分波动小，等温过程中势必会有片状组织产生。 ...

如果不过热，而碳化物质点还较多的情况存在吗？也就是加热温度恰到好处的情况，球化效果如何？

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 13:45
关于这个问题，我认同艾伦83#楼的观点

我也认同艾版主的观点。但他没说是否球化退火必须先正火？

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:52
我也认同艾版主的观点。但他没说是否球化退火必须先正火？

这个也用不着他来说，有不少科技文献上均有介绍

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 13:53
这个也用不着他来说，有不少科技文献上均有介绍

T12钢为了获得球状珠光体，在什么情况下采用等温退火或定义的球化退火？

孤鸿踏雪

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:57
T12钢为了获得球状珠光体，在什么情况下采用等温退火或定义的球化退火？ ...

        马老可否浏览一下51#楼的内容？

aaron01

过共析钢，一旦在球退前发现有网状碳化物组织，就应该要加正火工序来消除网状（消除碳偏析），随后再做球退。
因为球退解决不了网状碳化物问题。

伯龙马

孤鸿踏雪 发表于 2013-12-1 14:05
马老可否浏览一下51#楼的内容？

重温了您的论述，谢谢。

搬运工

伯龙马 发表于 2013-12-1 13:41
T12钢的不完全退火与其球化退火（等温退火）的区别，在于前者是加热后缓慢冷却下来，而后者是在Acr稍上停 ...

区别在于完成加热后前者是l连续缓慢冷却，后者是在Ar1稍下温度作等温停留，完成球化过程。
两者都难于改善网状碳化物。