热处理工艺制度对T钢组织与性能的影响.docxVIP

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 金属材料综合实验 题目：热处理工艺制度对T10 钢组织与性能的影响 学院名称：材料科学与工程学院专业班级：金属 1202 名： 学 号： 小组成员：任宁庆、韦明敢、李鑫宇指导老师：邵红红、王兰、吴晶老师 2016 年 1 月 热处理工艺制度对 T10 钢组织与性能的影响 一、实验内容 1、T10 钢概述 目前常用的碳素工具钢有 T8、T10、T12,其中 T10 用量最多。T10 钢优点是可加工性好，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。虽有较高的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。T10 钢在淬火加热（通常达800℃）时不致于过热，淬火后钢中有过剩未溶碳化物，所以比T8 钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。由于淬透性差，硬化层往往只有1.5～5mm；一般采用 220～250℃回火时综合性能较佳。热处理时变形比较大， 故只适宜制造小尺寸、形状简单、受轻载荷的模具。 2、T10 钢化学成分 碳 C ：0.95～1.04 （Tχ，χ：碳的千分数）硅 Si：≤0.35 锰 锰 Mn：≤0.40 硫 S ：≤0.020 磷 P ：≤0.030 铬 Cr：允许残余含量≤0.25≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时 ) 镍 Ni：允许残余含量≤0.20≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时 ) 铜 Cu：允许残余含量≤0.30≤0.20(制造铅浴淬火钢丝时 ) 注：允许残余含量 Cr+Ni+Cu≤0.40(制造铅浴淬火钢丝时 ) 3、T10 钢适用范围 这种钢应用较广，适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，如车刀、刨 刀、钻头、丝锥、扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、还可以制作冷镦模、冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成型模具、小尺寸 冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具（如卡板等），也可用作不受较大冲击的耐磨零件等。 二、实验原理 研究 T10 钢经退火、淬火、回火后的组织，需要运用Fe-Fe C 平衡相图及过 3 冷奥氏体等温转变曲线图—C 曲线从加热和冷却 2 个方面进行分析，钢在冷却时的组织转变规律是由 C 曲线确定的。因此，研究钢热处理后的组织通常以 C 曲线为理论依据。 按照不同的冷却条件，过冷奥氏体将在不同的温度范围发生不同类型的转变。通过金相显微镜观察，可以发现过冷奥氏体各种转变产物的组织形态各不相同。T10 钢是过共析钢，过共析钢的C 曲线跟亚共析钢的相似，先析出的是渗碳 体。随着冷却速度的增大，钢的显微组织变化是：渗碳体+珠光体→渗碳体+索氏 体→渗碳体+托氏体→托氏体+马氏体+残余奥氏体→马氏体+残余奥氏体。为了使 渗碳体呈球状并且均匀分布，改善切削加工性能，为最终热处理做好组织准备， 碳素工具钢必须先进行球化退火。碳素工具钢经不完全淬火和低温回火，硬度在58～64HRC 范围，可作为低切削的刃具和形状简单的冷冲模。 本实验重点研究这些热处理工艺对 T10 钢的组织与性能的影响。 三、实验流程工艺 1、球化退火 材料 材料 加热温度/℃ 保温时间/h 冷却速度 出炉温度/℃ 硬度 HBW T10 钢 760～780 =4 20～30 500 197～217 表 1 球化退火工艺参数 含碳量大于 0.75%的高碳钢或工具钢一般采用球化退火作为预备热处理，如果有二次网状渗碳体的存在，则应先进行正火消除网状渗碳体。 球化退火是使钢中碳化物球化，获得球化体的一种热处理工艺。球化效果作用于 T10 钢，其目的是降低硬度、均匀组织、改善切削加工性，并为淬火作组织准备，因为球状组织不易过热，即球体溶入奥氏体较慢，所以奥氏体晶粒不易长大，淬火后组织为隐晶马氏体，且淬火开裂倾向小。 T10 碳素工具钢，一般采取球化退火，使渗碳体成球状均匀分布，若锻件沿晶界出现网状碳化物时，则先 进行正火处理，消除网状碳化物，然后进行球化退火。其目的是降低硬度、均匀组织、改善切削加工性能，并为淬火作组织准备。因为球状组织不易过热，即球体溶入奥氏体慢，所以奥氏体晶粒不易长大，淬火后组织为隐晶马氏体，且淬火开裂倾向小。常用的球化退火工艺如图1 所示（以T12 为例）。图a 为一次加热球化退火工艺，要求退火前的原始组织为细片状珠光体，图 b 是目前生产上应用较多的球化退火工艺，图 c 为反复球化退火工艺。 图 1 常用的几种球化退火 T10 钢是高碳钢，实验采用图 b 球化退火工艺，将其加热到 A 以上 20～30℃ c1 保温 4h 后，再以 30～40℃/h 冷却到 700℃等温 4h，再炉冷到 600℃出炉。