亞溫淬火
亞溫淬火是亞共析鋼在Ac1~Ac3溫度之間兩相區(qū)內(nèi)加熱，經(jīng)充分保溫后淬火，又稱臨界區(qū)淬火。亞溫淬火是根據(jù)亞共析鋼在加熱到奧化體和鐵素體兩相區(qū)后進(jìn)行淬火的工藝。為了消除機(jī)加應(yīng)力和為淬火作好組織準(zhǔn)備。則在淬火前要進(jìn)行正火，然后在<800 ℃進(jìn)行淬火并直接在鹽水中冷透，使淬火組織中保留有15~20%未溶鐵素體。既保證了硬度，減少了變形，又防止了裂紋。
許多熱處理新工藝已作為鋼的強(qiáng)韌化手段而發(fā)展起來，利用韌性相的復(fù)合組織即為其中之一。亞溫淬火就是利用韌性相鐵素體的存在而顯示出其工藝的生命力。亞溫淬火可稱為亞共析鋼的不完全淬火、兩相(α+γ)區(qū)淬火或臨界區(qū)淬火。亞溫淬火所獲得的組織為馬氏體一鐵素體雙相組織。
按經(jīng)典熱處理的觀念，亞共析鋼淬火必須進(jìn)行完全奧氏體化，即完全淬火，而不允許有鐵素體存在。因此，(α+γ)兩相區(qū)對亞共析鋼淬火而言曾是一個(gè)禁區(qū)，亦即亞共析鋼不允許進(jìn)行不完全淬火，理由是鐵素體的存在使鋼的性能變壞。
然而，國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，亞溫淬火的優(yōu)點(diǎn)不僅打破"禁區(qū)"這一陳舊觀念，而且成為強(qiáng)韌化的基礎(chǔ)。對結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行亞溫淬火，獲得在馬氏體基底上保留少量彌散分布的鐵素體組織，其優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下幾方面:第一，提高鋼在室溫和低溫下的沖擊韌性，從而擴(kuò)大材料的使用范圍;第二，降低鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度，材料可在更低的溫度下處于韌性狀態(tài);第三，抑制鋼的可逆回火脆性，因而可以降低調(diào)質(zhì)件的回火溫度而使強(qiáng)度得到恢復(fù)，從而在不犧牲強(qiáng)度的前提下獲得高韌性。
在正常的完全淬火與回火之間增加一次或多次加熱溫度在Ac1~Ac3之間的亞溫淬火，可以顯著提高鋼的韌性，降低脆性變溫度，減少高溫回火脆性。
1、亞溫淬火細(xì)化了晶粒，得到適量的均勻分布的細(xì)小鐵素體組織，阻抑裂紋擴(kuò)展，ak值與回火溫度成正比例增加，與常規(guī)淬火工藝比，獲得相等硬度可用較低回火溫度，兼有更高韌性，且可抑制應(yīng)力集中與阻礙裂紋萌生及擴(kuò)展;
2、亞溫淬火組織中存在未溶鐵素體，使奧氏體中碳和合金元素含量增加，淬火后存在少量穩(wěn)定的殘余奧氏體，亦可阻止裂紋的萌生與擴(kuò)展;
3、亞溫淬火可降低有害雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏聚，起到凈化晶界作用;
4、亞溫淬火溫度低，經(jīng)形變淬火而細(xì)化了的未溶鐵素體可阻止晶粒長大，沿淬火前原粗大奧氏體晶界可形成極細(xì)的奧氏體晶粒，晶粒細(xì)化，晶界增多，故單位界面上有害雜質(zhì)元素含量降低，有利于增加強(qiáng)韌性，降低缺口敏感性。
5、使引起可逆回火脆性的P、Si、Sb等雜質(zhì)富集在鐵素體中，減少它們在奧氏體晶界上的偏聚機(jī)會(huì)，降低晶界脆性。
亞溫淬火新工藝對鋼的原始組織有一定的要求，原始組織為調(diào)質(zhì)態(tài)時(shí)，亞溫淬火可獲得良好的效果。亞溫淬火的加熱溫度以略低于Ac3為最佳，淬火組織中保留少量韌性鐵素體。若接近于Ac1的溫度加熱，則組織中將會(huì)存在大量未溶鐵素體，將使鋼的性能變壞。亞溫淬火后的回火溫度以500~600℃的效果為最佳。
亞共析鋼，亞溫淬火能實(shí)現(xiàn)鐵素體+共析點(diǎn)轉(zhuǎn)變的馬氏體可以將機(jī)械性能達(dá)到亞溫淬火的最佳狀態(tài)，尤其是可以得到較高的沖擊功，這一點(diǎn)在中碳鋼及中碳合金鋼中表現(xiàn)的較明顯。相對于調(diào)質(zhì)組織狀態(tài)性能，亞溫淬火不可能得到較高的屈服強(qiáng)度，因此屈強(qiáng)比較低，強(qiáng)度較低;疲勞壽命較低。在某些特定情況下，是可以以這種組織狀態(tài)使用。
影響亞溫淬火強(qiáng)韌化效果的因素頗多，諸如鋼中含碳量的影響、原始組織的影響等。通過改變材料的成分、采用形變亞溫淬火和調(diào)整亞溫淬火前的熱處理規(guī)范(包括預(yù)處理的加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻方式)等工藝，以控制α相形態(tài)的方法可以獲得定向相間分布的兩相纖維狀復(fù)合組織、針狀α相，從而獲得材料所需性能。
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