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滲碳溫度對22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的影響

發(fā)布時間：2016-09-09 瀏覽：6050次

通過固體滲碳試驗研究了加熱溫度對釬具用鋼22Si2MnCrNi2MoA滲碳層的影響，分析了滲碳溫度-碳濃度-顯微硬度-殘留奧氏體的關(guān)系以及殘留奧氏體的控制措施。結(jié)果表明：當(dāng)滲碳時間為6h時，隨著滲碳溫度的升高，滲碳層的碳濃度逐漸增加，碳濃度分布梯度越來越平緩。22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的顯微硬度-碳濃度關(guān)系符合正態(tài)分布。在滲碳處理過程中，為了使?jié)B碳表層獲得硬度很高的馬氏體組織，22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層表面碳濃度應(yīng)該控制在0.80%～0.90%之間。當(dāng)表面碳濃度超過0.80%～0.90%時，滲碳完成后需采取后續(xù)的工藝措施來消除已經(jīng)存在的殘留奧氏體，如采用長時間自然時效或深冷處理等。

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，國內(nèi)各行業(yè)對礦山資源產(chǎn)品和電力能源的需求量不斷增長，對釬鋼、釬具也提出了新的要求。與國際**釬具鋼相比，我國釬鋼的鋼種成分設(shè)計基本相同，但制成的釬具產(chǎn)品使用壽命和質(zhì)量相差較大，不能完全滿足生產(chǎn)需要，在一定程度上造成了資源浪費。高品質(zhì)的釬具要求具有良好的強韌性匹配以保證其具有足夠高的疲勞強度、耐磨損和抗沖擊性能，同時又要求其具有良好的加工工藝性能和一定的抗腐蝕能力。

22Si2MnCrNi2MoA鋼是一種低碳馬氏體合金鋼，與瑞典鋼號22SiMnNi2CrMo成分相近。為了提高釬具表面的硬度、耐磨性及疲勞強度等，釬具表層組織一般要求以高硬度的馬氏體組織為主。當(dāng)使用低碳的合金鋼作為釬具材料時，需進行滲碳處理才能滿足釬具對于其強韌性要求。為此，對釬具用鋼22Si2MnCrNi2MoA滲碳工藝進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文采用固體滲碳方法，研究滲碳溫度對22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的影響，如滲碳層表面到基體的碳濃度分布、組織過渡、硬度分布等，從而為其滲碳工藝的制定提供依據(jù)。

1、實驗材料與方法

以某鋼廠的22Si2MnCrNi2MoA鋼為研究對象，該爐次22Si2MnCrNi2MoA鋼的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)為0.22C、1.56Si、1.33Mn、0.29Cr、1.80Ni、0.41Mo、其余為Fe。試驗試樣取自50mm圓的軋材(退火態(tài))。

固體滲碳試驗：試樣尺寸為15mm×60mm，在高溫箱式電阻加熱爐進行滲碳試驗，滲碳劑采用木炭和碳酸鈉均勻攪拌混合而成，其質(zhì)量比為9：1。將試樣和滲碳劑放入滲碳灌中，用石棉網(wǎng)密封。一起加熱至820℃保溫2h，該階段主要是為了得到一定的碳勢氣氛，然后再加熱到溫度(T=890，910，930，950，970℃)保溫6h，隨后爐冷至850℃保溫0.5h，***后將試樣取出油淬至室溫。所有滲碳試樣均在200℃低溫回火2h空冷至室溫。

為了確定滲碳層外表面到基體的碳濃度分布，采用逐層剝皮法(剝層前先切掉兩個端面，以保證兩端的滲層不影響剝層分析結(jié)果)測定距滲碳試樣外表面不同距離的碳濃度，使用型號為CS-600紅外碳硫儀進行碳成分檢測。同時對各滲碳試樣外表面到基體的橫截面顯微組織、硬度分布等進行了分析。

結(jié)論

1)當(dāng)滲碳時間為6h時，隨著滲碳溫度的升高，滲碳層的碳濃度逐漸增加，碳濃度分布梯度越來越平緩，而滲碳層硬度分布梯度變化不明顯，滲碳樣顯微硬度較大值在距滲碳層外表面的距離更遠的位置出現(xiàn)。當(dāng)滲碳溫度大于910℃時，從***外層、次表層至距外表面距離為0.9mm位置處碳濃度增幅明顯放緩；

2)22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層的顯微硬度-碳濃度關(guān)系符合正態(tài)分布。當(dāng)碳濃度在0.80%～0.90%時，在隨后的淬火過程中，能夠得到硬度很高的馬氏體組織；而碳濃度繼續(xù)升高則易于出現(xiàn)殘留奧氏體，從而導(dǎo)致滲碳層顯微硬度降低；

3)在滲碳處理過程中，為了使?jié)B碳表層獲得硬度很高的馬氏體組織，22Si2MnCrNi2MoA鋼滲碳層表面碳濃度應(yīng)該控制在0.80%～0.90%之間。否則，當(dāng)表面碳濃度超過0.80%～0.90%時，當(dāng)滲碳完成后需采取后續(xù)的工藝措施來消除已經(jīng)存在的殘留奧氏體，如采用長時間自然時效或深冷處理等。

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