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65*5精密管两段渗碳工艺

  • 发布时间:2020-10-31

目前最常用的65*5精密管渗碳工艺为两段渗碳工艺,该工艺可以对碳浓度分布进行良好的控制。在强渗阶段,表面上高碳势加速碳扩散,而在扩散阶段,碳通过向内和向外扩散,在65*5精密管表面形成理想的碳浓度分布。

65*5精密管除了表面碳含量之外,通过改变淬火油温度和搅拌,可以对渗层硬度、微观组织以及表面均匀性进行调整。渗碳齿轮中残留奥氏体含量是影响性能的一个重要参数。随碳含量增加,马氏体开始转变温度(Ms)降低。3%Ni-Cr钢无缝精密光亮管碳含量对马氏体开始转变温度的影响。

65*5精密管

由于渗碳钢65*5精密管表面碳含量高,典型渗碳齿轮钢的马氏体转变温度范围降低到-100~200℃(-150~390℉)。这类精密厚壁无缝管淬火后,残留奥氏体数量明显增多。

根据Koistinen和Marburger方程,残留奥氏体体积分数(Vγ)与Ms和淬火冷却介质温度(Tq)之间的关系表示为:Vγ=e-1·1×10-2(Ms-Tq)对低碳钢,式中的Ms温度可以采用Steven和Haynes公式近似表示:Ms(℃)=561-474C-33Mn-17Ni-17Cr-21Mo在该方程中,碳前面的系数越大,对降低Ms温度的影响越大。

由于65*5精密管渗碳表面的碳含量显著增加,导致Ms温度下降,残留奥氏体数量增加。例如,3%Ni-Cr钢在865℃(1590℉)奥氏体化,当碳含量从0·2%提高到0·8%时,Ms温度由400℃(750℉)降低至100℃(210℉),残留奥氏体的体积分数从1%增加到35%。

对于表面渗碳65*5精密管,由于脱碳、内氧化或基体碳化物析出造成贫碳,致使在次表面下残留奥氏体的体积分数更高。厚壁小口径精密钢管渗碳前残余应力分布、微应变相变和奥氏体稳定化也可能导致出现这种情况。

65*5精密管

精密金属钢管在随后的深冷处理中,残留奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织,或在回火过程中,残留奥氏体析出细小碳化物。随着残留奥氏体数量增多,65*5精密管的表面硬度降低,呈负线性相关。

例如,3·5%Ni低合金钢65*5精密管经表面渗碳、淬火和回火,当65*5精密管的表面残留奥氏体体积分数分别10%、30%和50%时,对应的表面硬度为710HV、610HV和500HV。随残留奥氏体数量增加,钢的抗拉强度也降低。

4076钢中,当65*5精密管中的残留奥氏体数量从10%增加到50%,拉伸屈服强度从600MPa(87ksi)降低到150MPa(22ksi)。随残留奥氏体增多,65*5精密管的强度和残余压应力降低,所以钢的疲劳抗性也降低。8620渗碳钢中残留奥氏体和相应的残余应力分布。

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