【導(dǎo)讀】鑄球的等溫淬火工藝。奧氏體化溫度對(duì)ADI耐磨鑄球組織的影響；ADI耐磨鑄球沖擊斷口的分析。熱處理工藝取代在鹽浴中進(jìn)行等溫淬火工藝來生產(chǎn)ADI耐磨鑄球。著等溫淬火溫度的提高使得的針狀鐵素體組織的針葉變粗；

　　

【正文】 織研究 26 圖 不同奧氏體化溫度下 ADI金相組織 a)920℃ 300 倍 b) 920℃ 1000 倍 c) 940℃ 300 倍 d) 940℃ 1000 倍 e) 920℃ 300 倍 f) 920℃ 1000 倍 通過以上對(duì)圖 、圖 、圖 的分析結(jié)論的統(tǒng)計(jì)，可以得出隨著奧氏體化溫度的升高， ADI 耐磨鑄球組織中的 針狀鐵素體 組織的變化基本趨勢(shì)是隨著奧氏體化溫度的升高而在 ADI 耐磨鑄球組織的比重不斷下降， 并且 針狀鐵素體 的針葉也在不斷的向更粗更長(zhǎng)的方向發(fā)展；殘余奧氏體的比重則是在呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)；石墨球比重也在增加，并且產(chǎn)生了很多 分布在基體中的 石墨小圓點(diǎn)，隨溫度身高升高會(huì)變成小圓快狀 [3031]。 等溫淬火 溫度 對(duì)試樣組織的影響 等溫淬火 溫度 對(duì) ADI 的組織性能有著重要的影響，當(dāng) 等溫淬火 溫度較低時(shí)鐵素體以相當(dāng)快的速度成 長(zhǎng)為針狀鐵素體，并且在較低溫度時(shí)碳的擴(kuò)散速度相對(duì)較慢。因此，此時(shí) 鐵素體中的碳化物濃度相對(duì)比較高。同時(shí)，碳從鐵素體中擴(kuò)散出去，擴(kuò)散至鐵素體周圍的奧氏體中。經(jīng)過這樣的一段時(shí)間的組織轉(zhuǎn)變，基體組織 轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟛糠忠澡F素體為主，只有少量的殘余奧氏體 存在于基體之中，殘余奧氏體中的碳含量有所增加 。 當(dāng) 等溫淬火溫度較高時(shí)，碳的擴(kuò)散速度因此相比溫度較低時(shí)比較快，鐵素體中碳擴(kuò)散出來進(jìn)入到周圍的奧氏體中，使奧氏體中的碳含量一直增加到，形成反應(yīng)充分且穩(wěn)定的富碳奧氏體組織。 這是因?yàn)楫?dāng) 等溫淬火 溫度升高時(shí)“ C”曲線會(huì)向左移動(dòng)，使得組織轉(zhuǎn)變速度和碳的擴(kuò)散速度會(huì)加快。這樣恰好對(duì)于富碳奧氏體的形成時(shí)是比較有利的，使得整體中的殘余奧氏體所占的百分比相對(duì)有所增加。 但是這也是 ADI 耐磨鑄球組織中的不確定因素，使e f 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 27 得 ADI 耐磨鑄球的組織性能相 對(duì)下降。這是因?yàn)楦惶紛W氏體 中 多余的碳會(huì)在鐵素體和奧氏體周圍形成一些碳化物，使得 ADI 耐磨鑄球的韌性有一定程度下降。 因此， 等溫淬火溫度既不能過高也不能過低。 在本次實(shí)驗(yàn)中試用了 260℃、 280℃、 300℃三個(gè) 等溫淬火 溫度作為實(shí)驗(yàn)中的 等溫淬火 溫度。并且對(duì)這三個(gè)溫度的熱處理的實(shí)驗(yàn)樣品組織進(jìn)行了分析比較。 奧氏體化溫度為 920℃， 等溫淬火 溫度為 260℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球的樣品的組織為針狀鐵素體 、殘余奧氏體及馬氏體 和滲碳體 、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘余奧氏體及馬氏體 %、球狀石墨 %。 奧氏體化溫度為 920℃， 等溫淬火 溫度為 280℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘余奧氏體 %、球狀石墨 %。 奧氏體化溫度為 920℃， 等溫淬火 溫度為 300℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘余奧氏體 %、球狀石墨 %。 表 不同等溫淬火溫度下各相的百分?jǐn)?shù) 針狀鐵素體 殘余奧氏體等組織 球狀石墨 260℃ % % % 280℃ % % % 300℃ % % % 奧氏體化溫度為 920℃，隨著 等溫淬火 溫度的升高， ADI 樣品的組織在不斷發(fā)生變化。當(dāng) 等溫淬火 溫度為 260℃時(shí)， ADI 樣品組織中的存在極少量的馬氏體組織，隨著 等溫淬火 溫度升高到 280℃和 300℃時(shí) 馬氏體組織已經(jīng)不存在了，并且 針狀鐵素體 組織在ADI 樣品組織中的百分比在 等溫淬火 溫度由 260℃升高到 280℃時(shí)升高了六點(diǎn)三個(gè)百分點(diǎn)，從 280℃升高到 300℃時(shí)下降了一個(gè)百分點(diǎn)，總體 是隨著 等溫淬火 溫度 的 升高而增加，其組織形貌隨著 等溫淬火 溫度升高變的粗大 。 滲碳 體在 ADI 樣品組織中的百分比在不斷的下降 ，呈片狀分布在基體中。球狀石墨在基體的 變化 不大。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 28 圖 不同 等溫淬火 溫度下 ADI 金相組織 奧氏體化溫度為 940℃， 等溫淬火 溫度為 260℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體及馬氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體a)260℃ 300 倍 b) 260℃ 1000 倍 c) 280℃ 300 倍 d) 280℃ 1000 倍 e) 300℃ 300 倍 f) 300℃ 1000 倍 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 29 %、殘 余奧氏體及馬氏體 %、球狀石墨 %。 奧氏體化溫度為 940℃， 等溫淬火 溫 度為 280℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘余奧氏體 %、球狀石墨 %。 奧氏體化溫度為 940℃， 等溫淬火 溫度為 300℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘余奧氏體 %、球狀石墨 %。 表 不同等溫淬火溫度下各相的百分?jǐn)?shù) 針狀鐵素體 殘余奧氏體等組織 球狀石墨 260℃ % % % 280℃ % % % 300℃ % % % 奧氏體化溫度為 940℃，隨著 等溫淬火 溫度的升高， ADI 樣品的組織在不斷發(fā)生變化。 當(dāng) 等溫淬火 溫度由 260℃變化到 280℃、 300℃時(shí) ADI 樣品的組織的 各 組成占整體的百分比發(fā)生了變化，尤其是 針狀鐵素體 的百分比。當(dāng) 等溫淬火 溫度由 260℃升高到 280℃時(shí) 針狀鐵素體 在 ADI 樣品的組織中的百分比增加了四點(diǎn)七個(gè)百分點(diǎn)， 等溫淬火 溫度由280℃升高到 300℃時(shí) 針狀鐵素體 在 ADI樣品的組織中的百分比增加了二點(diǎn)二個(gè)百分點(diǎn) ，針狀鐵素體 組織在 ADI 樣品的組織 中的百分比呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。由金相照片可以觀察到 針狀鐵素體 組織的針葉也在隨著 等溫淬火 溫度的升高而變的粗大。殘余奧氏體組織在 ADI 樣品的組織中的百分比隨著 等溫淬火 溫度的升高出現(xiàn)了下降與 針狀鐵素體 組織的表現(xiàn)恰好相反。與此同時(shí)球狀石墨在 ADI 樣品的組織中的變化表現(xiàn)的則相對(duì)不明顯，基本沒有變化。 a b 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 30 圖 不同 等溫淬火 溫度下 ADI 金相組織 a)260℃ 300 倍 b) 260℃ 1000 倍 c) 280℃ 300 倍 d) 280℃ 1000 倍 e) 300℃ 300 倍 f) 300℃ 1000 倍 奧氏體化溫度為 960℃， 等溫淬火 溫度為 260℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體及馬氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體%、殘余奧氏體及馬氏體 %、球狀石墨 %。 奧氏體化溫度為 960℃， 等溫淬火 溫度為 280℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀鐵素體 、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘c d e f 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 31 余奧氏體 %、球狀石墨 %。 奧 氏體化溫度為 960℃， 等溫淬火 溫度為 300℃時(shí)， ADI 耐磨鑄球樣品的組織為 針狀 鐵素體 、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在整體中的百分比為 針狀鐵素體 %、殘余奧氏體 %、球狀石墨 %。 表 不同等溫淬火溫度下各相的百分?jǐn)?shù) 針狀鐵素體 殘余奧氏體等組織 球狀石墨 260℃ % % % 280℃ % % % 300℃ % % % 奧氏體化溫度為 960℃，隨著 等溫淬火 溫度的升高， ADI 樣品的組織在不斷發(fā)生變化。當(dāng) 等溫淬火 溫度由 260℃變化到 280℃，再?gòu)?280℃變化到 300℃時(shí)， 針狀鐵素體 在ADI 樣品的組織的百分比先減少了三點(diǎn)九個(gè)百分點(diǎn)然后增加了零點(diǎn)三個(gè)百分點(diǎn)。因此，在奧氏體化溫度為 960℃時(shí) 針狀鐵素體 組織在 ADI樣品的組織的百分比總體上表現(xiàn)出隨等溫淬火溫度的升高而減少的趨勢(shì)。 針狀鐵素體 組織的針葉在金相 顯微鏡下同樣呈現(xiàn)出隨 等溫淬火 溫度升高變的粗大的趨勢(shì)。在三個(gè) 等溫淬火 溫度下殘余奧氏體在 ADI 樣品的組織的百分比先減少后增加的方式，但在整體上表現(xiàn)為隨 等溫淬火 溫度的升高而增加的趨勢(shì)。球狀石墨在 ADI 樣品的組織中的變化表現(xiàn)的則相對(duì)不明顯，基本沒有變化。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 32 圖 不同 等溫 淬火 溫度下 ADI 金相組織 a)260℃ 300 倍 b) 260℃ 1000 倍 c) 280℃ 300 倍 d) 280℃ 1000 倍 e) 300℃ 300 倍 f) 300℃ 1000 倍 通過以上對(duì)圖 、圖 、圖 分析結(jié)論的統(tǒng)計(jì)，可以得出 針狀鐵素體 組織在 ADI樣品的 組織中的百分比總體上呈現(xiàn)出隨 等溫淬火 溫度升高而逐漸增加的趨勢(shì)，與此同時(shí)針狀鐵素體 組織的針葉在金相顯微鏡下的形貌也隨 等溫淬火 溫度的升高有細(xì)小變的粗大。當(dāng) 等溫淬火 溫度高于 260℃時(shí)， ADI 樣品的組織中的馬氏體消失了。 260℃與馬氏體a b c d e f 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 33 起始轉(zhuǎn)變溫度相 近，而在淬火時(shí)有可能使得個(gè)別區(qū)域的溫度接近這個(gè)溫度點(diǎn)所以在 ADI樣品的組織中出現(xiàn)了少量的馬氏體組織。當(dāng) 等溫淬火 溫度升高時(shí)，這些馬氏體就不在會(huì)產(chǎn)生了。 在 260℃ 等溫淬火 時(shí)產(chǎn)生的少量馬氏體組織形貌與 針狀鐵素體 相似，但是可以從侵蝕程度來區(qū)分 針狀鐵素體 和馬氏體。這是因?yàn)?馬氏體較 針狀鐵素體 難于侵蝕， 在相同的侵蝕條件下 浸蝕后出現(xiàn)的黑色短細(xì)針即為 針狀鐵素體 ，而顏色較淺針葉相對(duì)比較粗大則為馬氏體。 殘余奧氏體在 ADI 樣品組織中的百分比總的表現(xiàn)為隨著等溫 回火 溫度的升高而增加。這主要是因?yàn)殡S著等溫 回火 溫度的升高，碳在基體中的擴(kuò)散 速度不斷增加，使得殘余奧氏體的含量增加。球狀石墨在 ADI 樣品的組織中的變化表現(xiàn)的則相對(duì)不明顯，基本沒有變化。 ADI 耐磨鑄球 的組織分析 化學(xué)成分及熱處理工藝 為了使實(shí)驗(yàn)更加接近實(shí)際生產(chǎn)狀況，本次實(shí)驗(yàn)中還選取了 Φ 100 的球墨鑄鐵磨球作為實(shí)驗(yàn)樣品。 Φ 100 的球墨鑄鐵磨球的化學(xué)成分如下： 表 Φ 100 的球墨鑄鐵磨球的化學(xué)成分 元素 C Si Mn P S 含量 熱處理工藝： A： 940℃ 淬火 ； B： 940℃ 淬火 +260℃ 回火 ； C： 940℃ 淬火至 170℃ +280℃ 等溫 2 小時(shí) ； D： 940℃ 淬火至 220℃ +280℃ 等溫 2 小時(shí)。 組織分析 A號(hào)樣品石墨 的形態(tài)如圖 ，石墨 的球化率為 80%，石墨球的平均直徑為 。因此，球化等級(jí)為 3 級(jí)， 石墨等級(jí)為 7 級(jí)。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 34 圖 A號(hào)樣品石墨的形態(tài) a)300倍 b)1000倍 A 號(hào)樣品的金相顯微組織如圖 ，可以從金相照片中看出 A 號(hào)樣品的組織組成為馬氏體、殘余奧氏體、球狀石墨。各組織在 A 號(hào)樣品組織中所占的百分比分別為 70%、17%、 13%。 A 號(hào)樣品的熱處理工藝為 940℃ 淬火，冷卻過程中當(dāng)溫度降到馬氏體起始轉(zhuǎn)變溫度時(shí)開始生成馬氏體知道溫度降到馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度便不再生成馬氏體， 而為來的及轉(zhuǎn)變的奧氏體就成了殘余奧氏體且殘余奧氏體分布在馬氏體的之間。 馬氏體為淺灰色的針狀組織 ，在石墨球周圍均勻分布。 圖 A號(hào)樣品的金相顯微組織 a)300倍 b)1000倍 B 號(hào)樣品石墨的形態(tài)如圖 ，石墨的球化率為 90%，石墨球的平均直徑為。因此，球化等級(jí)為 2 級(jí)，石墨等級(jí)為 7 級(jí)。 a b a b 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 35 圖 B號(hào)樣品石墨的形態(tài) a)300倍 b)1000倍 B 號(hào)樣品的金相顯微組織如圖 ， 可以從金相照片中看出 B 號(hào)樣品的組織組成為回火馬氏體、殘余奧氏體、 滲碳體 、球狀石墨。各組織在 B 號(hào)樣品的組織中所占的百分比分別為 77%、 8%、 5%、 10%。 B 號(hào)樣品的熱處理工藝為先在 940℃ 下淬火然后再在260℃ 下 回火，淬火后得到的馬氏體開始分解， 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，回火馬氏體有馬氏體和極細(xì)的碳化物組成，將不穩(wěn)定的馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的馬氏體組織。 回火馬氏體的形貌與馬氏體相同也是針狀，但是回火馬氏體的顏色問黑色。 滲碳體為片狀，分布在回火馬氏體和殘余奧氏體之間。 圖 B號(hào)樣品的金相顯微組織 a)300倍 b)1000倍 C 號(hào)樣品石墨的形態(tài)如圖 ，石墨的球化率為 90%，石墨球的平均