高碳钢的快速球化退火和在线球化的原理和工艺设计综述VIP专享VIP免费

问题的提出问题的提出•高碳钢高的高碳钢高的含碳量含碳量和和合金元素合金元素含量导致热轧态棒材具有很高的硬度含量导致热轧态棒材具有很高的硬度GCr15GCr15轴承钢热轧态典型组织轴承钢热轧态典型组织•为了实现为了实现软化软化和为后续热处理准备，往往需要和为后续热处理准备，往往需要球化退火球化退火细片状珠光体和部分网状碳化物传统球化退火的基本原理传统球化退火的基本原理通过沟槽处的化学位与平界面处通过沟槽处的化学位与平界面处的化学位的差异造成的扩散流实现碳的化学位的差异造成的扩散流实现碳化物的破断和球化。化物的破断和球化。传统的球化退火工艺传统的球化退火工艺--ASM--ASM建议建议了两套工艺参数分别适用于连续球化了两套工艺参数分别适用于连续球化退火和等温球化退火，这两种球化退退火和等温球化退火，这两种球化退火工艺都要求很长的退火时间，一般火工艺都要求很长的退火时间，一般为为10-1610-16小时。小时。大量的大量的能量消耗能量消耗；极低的；极低的生产效率生产效率；高的；高的生产成本生产成本。而且从目前工业生。而且从目前工业生产的实际情况出发，往往在很多钢铁生产企业其球化退火的能力不能适产的实际情况出发，往往在很多钢铁生产企业其球化退火的能力不能适应高碳钢生产产量的要求。应高碳钢生产产量的要求。解决的方案解决的方案•轧后棒材的热处理工艺设计，使碳化物轧后棒材的热处理工艺设计，使碳化物快速球化快速球化•通过控制轧制和控制冷却，实现碳化物的通过控制轧制和控制冷却，实现碳化物的在线球化在线球化或在或在线软化，完全消除后续退火工艺线软化，完全消除后续退火工艺社会意义和经济效益。社会意义和经济效益。节能降耗，低碳经济；提高生产效率节能降耗，低碳经济；提高生产效率快速球化退火的材料学原理快速球化退火的材料学原理珠光体共析转变的特点珠光体共析转变的特点相变的热力学相变的热力学VAGVGV在一定的温度下转变到珠光体，无论以何种模式其体积自由能在一定的温度下转变到珠光体，无论以何种模式其体积自由能的变化是相等的因此决定转变模式的热力学因素为相变过程的的变化是相等的因此决定转变模式的热力学因素为相变过程的界面能和应变能的大小。界面能和应变能的大小。先共析相在奥氏体晶界形核，往往与一则的奥氏体具有共格先共析相在奥氏体晶界形核，往往与一则的奥氏体具有共格关系关系——低的界面能低的界面能在体积相同的条件下，形成片状的新相与形成球状的新相相在体积相同的条件下，形成片状的新相与形成球状的新相相比，片状造成的应变能较小。比，片状造成的应变能较小。转变的优先性转变的优先性：因此从形核的驱动力和阻力的角度来考虑，对：因此从形核的驱动力和阻力的角度来考虑，对于形成片层状的珠光体和粒状的珠光体而言，两者的热力学驱于形成片层状的珠光体和粒状的珠光体而言，两者的热力学驱动力相同，但动力相同，但片层状珠光体形核的阻力要远小于粒状珠光体片层状珠光体形核的阻力要远小于粒状珠光体。。形核的成分有利性形核的成分有利性：铁素体的形核可以提供碳化物形核的成分：铁素体的形核可以提供碳化物形核的成分条件，碳化物的形成有提供了有利于铁素体形核的条件，相互条件，碳化物的形成有提供了有利于铁素体形核的条件，相互促进形核。促进形核。片层状珠光体核心长大的优势片层状珠光体核心长大的优势：：具有较大浓度梯度的短距离具有较大浓度梯度的短距离横横向扩散向扩散。。无论从形核或者长大的角度，无论从形核或者长大的角度，片层状珠光体的形成都具有绝片层状珠光体的形成都具有绝对的优势！对的优势！改变传统的相变模式改变传统的相变模式——可能性？可能性？•形核和长大需要一定的过冷度形核和长大需要一定的过冷度——驱动力驱动力•长大的过冷度远小于形核所需要的过冷度长大的过冷度远小于形核所需要的过冷度•如果在奥氏体冷却过程中，只有原来如果在奥氏体冷却过程中，只有原来已有的碳化物粒子已有的碳化物粒子的生长，而没的生长，而没有新相形核的条件（过冷度），那么整个珠光体相变过程就只有已有粒有新相...