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一直以来,经常听到这个话题,渗碳零件淬火后又出现混晶了,渗碳毛坯又发现混晶了,等等。这就让人有点困惑了,到底是什么原因让局部晶粒异常长大,从而造成混晶现象呢?
先来说一下,啥是混晶?铁匠的理解,在显微镜下去量晶粒大小,如果以单个晶粒的最大直径来作为评价基准的话,正常组织的各个晶粒大小是符合正态分布的,而我们说的混晶,实质是一种双峰分布,并且另外一个峰出现在粗晶位置。
也就是说,如果是晶粒大小是正态分布的,且中位数在细晶区出现,我们称其为细晶;中位数出现在粗晶区的,我们称其为粗晶。只有当双峰分布的情况出现,且粗晶的数量、出现频次和所占面积不容忽略的情况下,这就是我们所说的混晶。按照ASTM E1181 双重晶粒度表征的标准试验方法 是要把两种平均晶粒度分别记录并且记录下各自所占的面积的,比如记录成:“双重晶粒,带状,15% ASTM 2级平均晶粒度+85% ASTM 8.5级平均晶粒度”。说那么多,只是想澄清一些关于混晶的判定误区,举实例吧:
典型细晶的各种尺寸晶粒所占面积分布:
混晶不是很严重的情况(或者说边界情况):
在上图的情况里,三级和四级晶粒组成了第二个分布峰,已经算是轻微混晶的情况了,算是混晶里的边界情况吧。如果差于这种情况,三级和四级晶粒度所占的面积更多,或者发现二级以下晶粒度的晶粒,这种混晶就算是比较严重的情况。
铁匠在实践中遇到过几次典型的混晶案子,以下将一一剖析给大家。
实例一:
20钢精冲件,冲压后、热处理前发现大量粗晶混杂,如图:
加工工序是:钢厂出厂热轧板+冷轧+再结晶退火+冲压+渗碳淬火
调查发现,再结晶退火之后,部分批次的钢卷已经有发现这种混晶现象,原因是有些钢卷的热轧板厚度不够,造成冷轧工序的加工变形量不足。
部分钢卷的冷轧变形量刚好落进5-20%的第一次异常长大区间,不同的晶粒变形量极不均匀,我们知道变形加工后残余应力是诱发再结晶时晶界移动的原始动力。那些变形量很小的晶粒,在晶界上残余的应力很小,在随后的退火时根本不足以发生再结晶,容易被变形量大的晶粒发生再结晶长大时所吞并,从而在局部形成较大的晶粒。
再结晶退火形成的这种混晶现象,在渗碳淬火后会因为组织遗传而保留到最终成品,除了对淬火变形不利以外,严重的混晶现象对零件的最终使用性能也会有不利的影响。
因此,对于变形加工,不管是轧制也好,锻造也好,挤压、拉伸等等,一定要严格控制变形量,避免在临界变形度区间内进行加工,防止在随后的加热过程中出现混晶现象,锻造工艺中的锻造比也是说的这个问题。