【正文】 , do the hardness test and microstructure observation and analysis to the heat treated all of those methods,explore the influence of ordinary spheroidizing annealing and isothermal spheroidizing annealing to the structure, properties and applications of T10A. The results is that, after T10A steel ball annealing,there is globular or granular carbide anization which is uniformly distributed in the ferrite isothermal spheroidizing annealing, the hardness of T10A is slightly lower than that after ordinary ball annealing .And it became harder with the rising of spheroidizing annealing temperature .After isothermal spheroidizing annealing ,the structure of T10A bee more uniform than that after ordinary the cutting performance of T10A after isothermal spheroidizing annealing is better than after ordinary spheroidizing annealing,and the prehensive mechanical properties are also better.Key Words：T10A steel； Ball annealing；microstructure1 / 30第 1 章 緒論 引言鋼鐵材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位, 它們的應(yīng)用非常廣泛。 隨著近幾年機(jī)械切削加工和冷鐓模的高速發(fā)展，刀具材料及模具材料的發(fā)展也非常迅速，出現(xiàn)了很多新型的材料。進(jìn)行低碳馬氏體低溫淬火，使具有較高的耐磨星河強(qiáng)韌性，預(yù)防和減少變形和開(kāi)裂現(xiàn)象 [2]。有時(shí)為改善低中碳鋼的冷成形性，也可采用球化退火 [6]。但常規(guī)的等溫球化退火工藝方法，由于加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)、工藝復(fù)雜，使 T10A 鋼中碳化物仍呈粗細(xì)不同、大小不一、分布不均的現(xiàn)象。③ 采用洛氏硬度計(jì)測(cè)定完全退火后的試樣的硬度值。同時(shí)，為使T10A鋼等溫球化退火工藝和普通球化退火工藝有效得進(jìn)行對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了三組加熱溫度和等溫球化退火分別一致的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行正火處理。6 / 30圖 金相試樣拋光機(jī)（6）4XB 型金相顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行顯金相微組織觀察和分析，如下圖 所示。適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受劇烈振動(dòng)，需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具，如車(chē)刀、刨刀、鉆頭、切紙機(jī)、低精度而外形簡(jiǎn)單的量具(如卡板等)，可用作不受較大沖擊的耐磨。將鋼從加熱溫度緩冷至 Ar1以下，奧氏體將同時(shí)析出碳化物及鐵素體（即珠光體轉(zhuǎn)變） 。球化退火主要應(yīng)用于軸承零件、刀具、冷作模具等的預(yù)備熱處理，以改善切削加工性能及加工精度，消除網(wǎng)狀碳化物所引起的工具的脆斷和刃口崩落，提高軸承的接觸疲勞壽命等。如退火溫度太低(＜800℃)，碳化物易沿晶界變形方向析出而形成線條狀組織，退火后將有方向性，使工性能變壞。碳化物球化后在淬火加熱時(shí)不易熔解未溶的碳化物起阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用細(xì)化了淬火馬氏體組織，提高了材料的韌性。④冷卻速度的影響 在球化的冷卻條下、冷卻速度慢或等溫溫度高時(shí)，碳化物顆粒聚集尺寸增大；冷卻速快或等溫溫度低時(shí)，因過(guò)冷度增大，碳化物形核率增加，加之聚集不充分，所得碳化物的顆粒細(xì)小 [15]。剛形成的碳化物顆粒很小，在保溫或緩冷過(guò)程中發(fā)生聚集，長(zhǎng)大成較大的顆粒。其加熱溫度可選擇在 740～780℃。硬度是評(píng)定金屬材料力學(xué)性能最常用的指標(biāo)之一。其中布、洛、維三種試驗(yàn)方法是應(yīng)用最廣的，它們是金屬硬度檢測(cè)的主要試驗(yàn)方法。洛氏硬度試驗(yàn)是以錐角為 120176。一般粗磨都選擇在預(yù)磨機(jī)上進(jìn)行。這樣，依次經(jīng)過(guò)五種砂紙的磨制后，形成磨面平整光滑，猶如鏡面時(shí)，則細(xì)磨結(jié)束。故采用 HRS150 型數(shù)顯洛氏硬度計(jì)測(cè)試。 顯微組織的觀察在完成試樣的浸蝕后，就可以在金相顯微鏡下觀察試樣的金相組織。這是因?yàn)榧訜釡囟容^低時(shí)，奧氏體中殘留有未溶碳化物，且?jiàn)W氏體的碳濃度很不均勻，緩冷時(shí)在高碳區(qū)可非自發(fā)形成碳化物核長(zhǎng)大成球狀碳化物。圖 （c）為 T10A 鋼在 780℃等溫退火后放大 600 倍的顯微組織圖。(3) 相同加熱溫度下試樣球化退火的組織分析 為了更好的了解不同球化退火工藝對(duì)T10A組織性能的影響本實(shí)驗(yàn)將相同溫度下進(jìn)行的等溫球化退火和普通球化退火所得到的組織進(jìn)行分析比較。T10A 鋼普通球化退火后的室溫組織由鐵素體和珠光體體組成。此外，球化退火有時(shí)也用于常溫下進(jìn)行塑性加工的碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。網(wǎng)狀碳化物是鋼件在鍛（軋）后的堆冷或空冷時(shí)較慢冷卻過(guò)程形成的。所以，必須在球化退火之前予以消除或降低網(wǎng)狀碳化物級(jí)別。（3）T10A 鋼等溫球化退火在 740℃加熱溫度時(shí)的球化率要比在 760℃和 780℃加熱溫度時(shí)都要高，這意味著加熱時(shí)間和冷卻時(shí)間都要短，所以 T10A 鋼采用的球化退火工藝應(yīng)該是加熱溫度為 740℃的等溫球化退火工藝。感謝老師在文獻(xiàn)綜述的撰寫(xiě)、試驗(yàn)方案的確定以及試驗(yàn)的進(jìn)行，論文的撰寫(xiě)等方面給我的耐心指導(dǎo)和幫助。對(duì)于合金工具鋼中碳化物網(wǎng)較易出現(xiàn)且又較難消除的CrMn、CrWMn、CrW5 等，由于合金碳化物量多，形成碳化物網(wǎng)傾向大，穩(wěn)定性高，為消除網(wǎng)絡(luò)組織的危害，正火溫度應(yīng)提高到 900℃，保溫后空冷、噴霧冷卻或吹風(fēng)冷卻，必要時(shí)還可在熱水中淬火急冷，然后立即進(jìn)行等溫退火使組織得到球化。這種辦法由于影響鍛錘（或軋機(jī)）的生產(chǎn)率（通常形變的終止溫度在 1000℃右） ，生產(chǎn)上很難采用這一辦法。如Cr12 型鋼淬火溫度范圍較窄，經(jīng)球化退火后可得到一定改善。球化率不高晶粒組織。加熱溫度為740℃。780℃比 740℃加熱溫度下的珠光體更粗大。相反如果奧氏體化溫度較高碳化物溶解完全，奧氏體成分均勻，冷卻時(shí)章程片狀珠光體。將浸蝕后的試樣在金相顯微鏡下進(jìn)行其組織的形態(tài)、特征及組成進(jìn)行分析。由于壓痕較小，測(cè)得的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，通常在試樣不同部位測(cè)定三點(diǎn)取其算術(shù)平均值。本實(shí)驗(yàn)采用的是機(jī)械拋光法。將粗磨后的試樣用清水沖洗并擦干后再進(jìn)行細(xì)磨。為了能用同一硬度計(jì)測(cè)定從極軟到極硬材料的硬度，可以通過(guò)采用不同的壓頭和載荷，組成 15 種不同的洛氏硬度標(biāo)尺，其中最常用的由 HRA 、HRB、HRC 三種。另一類(lèi)試驗(yàn)方法是動(dòng)態(tài)試驗(yàn)法，這類(lèi)方法試驗(yàn)力的施加是動(dòng)態(tài)的和沖擊性的。對(duì)于被檢測(cè)材料而言，硬度是代表著在一定壓頭和試驗(yàn)力作用下所反映出的彈性、塑性、強(qiáng)度、韌性及磨損抗力等多種物理量的綜合性能。等溫溫度為 690℃。(6)試樣的等溫退火工藝等溫球化退火工藝是將共析鋼或過(guò)共折鋼加熱到 Ac1+(20～30℃)，保溫適當(dāng)時(shí)間，然后冷卻到則低于 Ar1，以下的溫度，等溫保持一定時(shí)間(使等溫轉(zhuǎn)變進(jìn)行完畢)，然后爐冷或空冷的球化退火工藝，如果原始組織個(gè)網(wǎng)狀碳化物較嚴(yán)重，則需加熱到略高于Acm 的溫度，使網(wǎng)狀碳化物溶人奧氏體，然后再較鉸地冷卻到 Arl 以下溫度進(jìn)行等溫球化退火。冷卻速度的大小直接影響到粒狀碳化物的顆粒大小和均勻性，當(dāng)加熱溫度一定時(shí)，冷卻速度越小，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變時(shí)在高溫區(qū)經(jīng)歷時(shí)間越長(zhǎng)，析出的碳化物進(jìn)行擴(kuò)散、聚集的時(shí)間就會(huì)越充分，形成的碳化物顆粒就越大而且均勻；反之，就會(huì)得到硬度偏高的細(xì)粒狀組織，對(duì)切削加工不利。碳素工具鋼隨著含碳量的增加，碳化物的數(shù)量增多，可獲得球狀碳化物的奧氏化的加熱溫度范圍增大。退火溫度愈低，則溶解的碳化物數(shù)量越多，容易獲得均勻分布的細(xì)粒狀珠光體組織。在工具鋼及軸承鋼碳化物球化的概念中，應(yīng)該包括一次碳化物、二次碳化物(由奧9 / 30氏體中析出)及共析碳化物這三方面的球化。長(zhǎng)大成球狀碳化物。雖有高的硬度和耐磨度，但是小截面工件韌性不足，大截面段坯有殘余網(wǎng)狀碳化物傾向。觀察金相顯微組織，拍照保存特征相圖，金相分析儀如圖 所示。 T10A鋼試樣等溫球化退火工藝方案項(xiàng)目 加熱溫度/℃ 保溫時(shí)間/min 等溫溫度/℃ 等溫時(shí)間/min 冷卻方式方案一 740 40 690 30 隨爐冷至520℃后出爐空冷方案二 760 40 690 30 隨爐冷至520℃后出爐空冷方案三 780 40 690 30 隨爐冷至520℃后出爐空冷 T10A鋼試樣普通球化退火工藝方案項(xiàng)目 加熱溫度/℃ 保溫時(shí)間/min 冷卻方式方案一 740 40 隨爐冷至520℃后出爐空冷方案二 760 40 隨爐冷至520℃后出爐空冷方案三 780 40 隨爐冷至520℃后出爐空冷 試驗(yàn)設(shè)備（1）箱式電阻爐所用型號(hào)為 SRJX39，電阻爐是利用電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量來(lái)加熱工件，同時(shí)用熱電偶等電熱儀表控制溫度，操作簡(jiǎn)單、溫度準(zhǔn)確。⑤ 采用洛氏硬度計(jì)測(cè)定正火后的試樣的硬度值。 本課題的