齿轮渗碳淬火后表层马氏体会比没有渗碳的地方多是否正常?

2018-11-12技术资料

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马氏体是钢在热处理淬火时的产物,它是一种黑色金属材料组织,最先由德国冶金学家于19世纪在一种硬矿物中发现,为了纪念这位著名的冶金学家,将钢热处理淬火得到的高硬度相称为马氏体,将获得马氏体的转变过程称为马氏体转变。

一般碳钢中的碳含量远高于碳在α相中的溶解度,所以热处理中在发生马氏体转变时,原奥氏体中的碳原子完整保留在晶格中,因此,钢中马氏体通常被称为碳在α-Fe中的过饱和固溶体。钢中马氏体的组织形态主要有板条马氏体和针状马氏体。板条马氏体是在低、中碳钢,以及马氏体时效钢、不锈钢中形成的一种典型马氏体组织。其特征是每个单元的形状为窄而细长的板条,并且许多板条总是成群地相互平行的聚在一起,故称为板条马氏体。针状马氏体是在中、高碳钢中形成的一种典型马氏体组织。对于碳钢,当Wc小于1.0%时,与板条马氏体共存,只有Wc大于1.0%时才单独存在。它的立体形状是双凸透镜片状,与试样表面相截成针状或竹叶状。

 

淬火马氏体评级图金相图谱

模拟遇到个情况: 表层渗碳的地方马氏体含量高 ,而表层没有渗碳的地方马氏体含量明显少  这是怎么回事呢?

钢在淬火过程中发生马氏体相变,而相变温度决定了马氏体相变是否完全。如果相变温度较低,很可能淬火后依然有残余奥氏体。渗碳后,钢的成分发生变化,相变温度随之改变,马氏体相变的程度发生改变,所以马氏体的数量与未渗氮的位置是不同的。

不好意思,脑子一混把钢和记忆合金的马氏体相变给弄混了。这个问题貌似应该用钢的淬透性来解释。钢在发生马氏体相变时其冷却速度必须达到临界冷却速度以上,渗入碳(小于1.2%)以后,可以使钢的C曲线右移,使临界冷却速度降低,获得更高的淬透性,因此会有更多的马氏体形成。钢的内部马氏体少于表层也是因为相对表层内部不容易达到高的冷却速度,马氏体相变容易不完全。

但是模拟计算马氏体含量的计算是根据公式来的啊   V=1-exp[-a(Ms-T)]    表面含碳量越高说明Ms越低  马氏体含量不应该越少么?

最近做过齿轮钢的渗碳,没有发生这样的情况。渗碳后表面的C含量升高,马氏体形态变成针状,心部的是板条状。马氏体含量方面,表面由于碳含量高,导致形成了较多的残余奥氏体,所以比较低。好像和你模拟的正好相反。另外,你看看是不是你的冷速不够,中间的组织是F+P。

碳含量高,导致形成了较多的残余奥氏体。这个说法比较中肯。

确实是这样的,主要是表面和心部冷速不同造成的差异,从CCT曲线就可以解释。

另外 我还想问一下就是,我在模拟时齿轮表面并不是全部渗碳的,表面的齿轮的端面是不渗碳的,然后发现表面不渗碳的地方马氏体含量少,而表面渗碳的地方马氏体含量高,我就不明白了,为什么含碳量高的地方马氏体反而多了,含碳量少的地方马氏体反而少了呢?碳多MS点应该降低啊,马氏体含量应该减少啊  你说的那个淬透性很有道理,但是是主要因素么?  

对于钢不是特别熟悉,但是钢的马氏体相变和记忆合金的马氏体相变有一点区别,那就是记忆合金一般以正常的速度冷却就可以得到完全的马氏体相,但是钢必须有足够的临界冷却速度才能得到马氏体,不然就在C曲线的范围内发生其他固态相变。从这个角度来说,碳含量对于相变温度的影响或许没有对临界冷却速度的影响来的重要,也就是说,虽然Ms下降,但是临界冷却速度降低,更容易淬透了,因此马氏体含量上升。

你去查铁碳平衡相图会发现,奥氏体冷却会形成残余奥氏体和渗碳体的机械混合物,碳含量高,导致形成了较多的残余奥氏体。碳含量低的奥氏体在冷却的过程中容易形成铁素体。也即碳原子是奥氏体的形成元素。而你的结果可以这样解释,马氏体是奥氏体快速冷却形成的,这是一个非平衡的过程。奥氏体的无扩散共格切变形成马氏体。奥氏体越多,所形成的马氏体就越多。