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球化退火的方法

阅读(2105) 次   2012-10-19 10:22:55
一、球化退火的定义
使钢中碳化物成为球状化的退火工艺,称为球化退火。一般将钢材奥氏体化后,冷却到Ar1温度长时间等温保持,并控制降温的速度,才可以达到球化效果。
二、球化退火的目的                     
改善机械物性质, 降低材料硬、强度,提高冷加工性;使工件以较低能量锻压成形,容易切削; 减少模具损耗;避免工件迸裂、扭曲。
三、球化退火的方法
1、长时间加热法
2、缓冷法
3、等温球化法
4、循环球化法
5、淬火及球化退火组合法 
    1、长时间加热法
加热至A1以下20-50℃,长时间保温后冷却,如图1,适用于冷加工材或淬火材,不适用于粗大的网状碳化物。

图1  长时间加热法
    2、缓冷法
加热至AC1以上,AC3以下或AC1与A㎝之间,均温一段时间后,缓冷至Ar1以下,再快冷。
 

图2  缓冷法
    优点:
(1)节省球化处理时间,提高产量。
(2)能以较短的处理时间,达到降低硬度的效果。
缓冷法之注意事项
(1)均温温度与均温时间有一最佳搭配,而使球状化易于进行。
(2)适选择冷却速度,太快易形成条状、或棒状碳化物。
(3)缓冷至Ar1后,继续徐冷10-20℃后,再进行快冷,以确保变态完成,特别是Bell-type,大入炉量时更须留意。
    3、等温球化
加热至AC1与AC3之间,或AC1与A㎝之间均温一段时间后,冷至Ar1以下,再恒温一段时间,促使碳化物进行球状化,待完成变态后,快冷之。

图3  等温球化法
    4、循环球化
以A1点为界限,在此微上微下温度反复加热冷却方法。

图4  循环球化法
    5、淬火及球化退火组合法
加热至A3或A㎝上方,使碳化物完固溶于沃斯田铁后,急速冷却然后以1至4的方法球化。

图5  淬火及长时间加热组合法
   四、影响球化之因素
1、球化模式,如均温温度、冷却速度。
2、合金元素的添加,如Cr、Mo、V……等。
3、前加工度,如拉丝减面率大小。
4、钢材原来的组织,如处理前碳化物之形态、大小、分布等。
   五、球化处理对冷镦性的影响
    (1)变形抵抗
变形抵抗是钢料在冷镦成形时,所需加工压力之高低。钢料之变形抵抗愈大时,冷镦机械之功率须增大,模具设备易损耗,故变形抵抗是决定冷镦设备之容量、构造及模具寿命之主要因素。
    (2)变形能
变形能是冷镦成形时,工件发生龟裂或迸裂之难易程度。变形能大时可承受较大之加工变形量,钢料仍不会龟裂、迸裂;而变形能小时,在冷镦时易发生迸裂,增加件之失败率。
    (3)加工硬化率
    定义:
拉力试验时,在荷重与伸长关系上求出真应力(σ)及真应变(ε)曲线,定ε=0.8时之σ值为加工硬化率。
   六、冷锻性与球化品质之关系
    1、 变形抵抗:
与材料之硬度值及拉力强度有关。
    2、变形能:
与材料之金相组织有关,如完全退火,正常化组织之变形能比球化组织差。就球化组而言,雪明碳铁之球状化比率愈高时,变形能愈佳;且以雪明碳铁成微细粒状均匀分散在肥粒铁基地之组织,其变形能最佳。
    七、球化率评估方法
    1、球状碳化物百分率
以放大1500-4000倍之金相,测量每个碳化物的长边及短边,其长边及短边之比在5以下者视为球状化碳化物,每测定若干个,则可计算球状碳化物的百分率为:
    2、相片比对法
(1) 依上述方法建之球化百分率相片集如95%、90%、85%,……等级数,而后仅须比对相片,即可快速求得球化百分率。
(2) 依JIS G3539标准,将球化率分成六级,以比对图片的方法,评估球化率等级。
 
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