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形变热处理比普通热处理强韧化效果显著的原因分析

文章来源:sjzwx 更新时间:2014-04-07 17:13:09

  形变热处理比普通热处理强韧化效果显著的原因分析如下。

位错增殖形变热处理在奥氏体稳定区,发生急剧的塑性变形高形变率,奥氏体晶粒被碎化并拉长,产生的大量位错不断增殖堆积、缠结,形成胞壁,完成多边化形成亚晶。此时晶界扭曲成锯齿状,不但基体获得精细的组织结构,而且锯齿状晶界能阻碍滑移,并减缓晶界显微裂纹扩展为宏观裂纹的进程,于是显著提高奥氏体晶界的强度,使破断不致沿晶界迅速发生从而提高钢的冲击韧度,减弱回火脆性。位错密度增加,强度就提高。如果随即进行淬火,由于塑性变形使钢的位错密度显著提高,在一定的时间(孕育期)内,形变件的大量稳定亚结构(亚晶〉使钢的高温静态回复刚完成,静态再结晶刚幵始发生,形变后的奥氏体缺陷就被相(马氏体)所继承,大大提高冲击韧度。
碳化物析出碳在奥氏体中处于热力学稳定状态,溶解度较大,碳化物不易沉淀析出,但在压应力作用下超过临界形变量、形变率,碳溶解度显著下降,会导致形变淬火碳化物的析出(脱溶\多边化完成时的亚结构随即进行晶格切变,大量形变产生的位错遗传在新相中,使新相(淬火马氏体〉与普通淬火马氏体中的位错马氏体(板条马氏体〉的量差很大,即形变淬火马氏体的平均板条束直径远小于普通淬火马氏体平均板条束直径。同时,随着碳化物的部分析出,形变淬火马氏体中的含碳量降低,共格切变后,板条马氏体与片状马氏体的比率远大于普通淬火板条马氏体与片状马氏体的比率。位错密度高也是在相同温度回火时,前者较后者硬度高的原因之一。形变淬火件由于缺陷(位错)密度高于一般淬火件,一方面容易发生自回火现象,另一方面从奥氏体中析出的£碳化物在随后的回火过程中转变为0碳化物。高温回火时,细颗粒状均匀分布的碳化物析出,弥散分布在亚晶界上,钉扎位错运动,形成位错结,最终转化成亚晶界或胞状结构。也就是说,均匀分布的0碳化物对亚晶界起了钉扎作用,提高了抗回火稳定性。而普通淬火件在高温回火时,呈薄片状不均匀分布的0碳化物大都沿板条界析出,此时由于没有继续变形过程,位错没有增殖,密度很低,亚晶粒比较粗大(普通淬火与形变淬火件回火时的再结晶开始温度不同,前者低于后者),板条内的亚结构不发达,回火易于发生再结晶,故抗回火稳定性低。这也是普通淬火和形变淬火后达到相同硬度要求但回火温度不同,后者较前者高(高约40~60c(=)的原因之一。即普通热处理件组织发生再结晶后,其位错密度低,故其强度、硬度均低于形变热处理件的强度、硬度。因形变热处理件回火后位错大量残存,能有效阻碍裂纹扩展,提高了裂纹扩展功与断裂韧度,导致h值显著提高。
组织形态的影响理想的组织结构是多边化所造成的稳定亚结构,以增强形变淬火的强韧化效果。形变淬火后获得了薄壳状残留奥氏体所包围的位错马氏体(板条束马氏体),而薄壳状残留奥氏体可提高工件的塑韧性,并大大减小嵌镶块尺寸。
对形变淬火件,高温回火后碳化物沿板条马氏体弥散析出;形变结束后,形变诱发析出的第二相£合金碳化物和氮化物弥散分布在奥氏体晶界及亚晶界上,前期钉扎位错的运动,导致后期位错聚集、最后形成亚晶界或胞状结构。所以在相同的回火温度下,经形变调质处理的差速器壳锻件其力学性能高于普通调质处理件。
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