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华体会体育注册:高碳回火马氏体型钢
发布时间:2022-05-20 05:20:12 来源:华体会体育官方网站 作者:华体会体育平台首页注册
    
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  概述 失效分析与性能要求 使用性能与组织的关系 工艺性能与组织、成分的关系 刃具的使用组织及其成分设计

  切削刃具钢是一类用以制造各种切削刀具 的钢种,如车刀、铣刀、钻头和锯片等。 切削刃具钢在外力的作用下,强制的使钢 件坯料的局部产生塑性变形,并进而使之 与基体断裂开来。

  ②在连续高速切削时,刀具刃部温度升高,其硬度将大幅 度降低而失去塑性形变抗力,从而不能产生切削作用; ③受到弯曲或扭转作用力,刀具被折断; ④在冲击的作用下,刃部产生脆断,即所谓崩刃。

  刃具在工作时的失效主要是它的韧部与切屑及钢 件表面的金属间相互滑动所产生的磨损造成的。

  耐磨性通常是根据试样间的滑动磨损试验来评价 的。试验结果表明,在淬火马氏体中未固溶碳化 物对钢的耐磨性有着很大的作用。未固溶碳化物 越多,耐磨性越好。因此,钢中常加入W、V和 Cr等元素来提高耐磨性,至于未固溶碳化物究竟 加入多少为好还是一个问题。

  高碳钢通常采用正火和碳化物球化退火来调整碳 化物的形态和分布,这种组织在正常的淬火和回 火处理后便可获得在回火马氏体基体上均匀分布 着粒状碳化物和未固溶渗碳体的组织。

  高速切削钢经正常热处理后为隐晶马氏体和未固 溶的M6C、M2C和MC型碳化物,其M6C量较多,M2C和 MC是回火过程中沉淀出来的,及二次硬化碳化物, 这些含有未固溶碳化物或二次硬化碳化物的回火 马氏体组织对于切削刀具抗滑动磨损是很有利的。

  淬火马氏体的硬度主要是由碳原子间隙固溶所造 成的晶体点阵不对称的四角弹性畸变场与位错的 交互作用引起的;其次是马氏体晶界与位错的交 互作用;另外是孪晶亚结构中孪晶界对位错滑移 的阻碍作用。 淬火马氏体的硬度取决于过饱和固溶体中间隙固 溶的量,但是将马氏体间隙固溶的C含量提高到 一定值以上引起的硬化并不是很有效,而付出的 牺牲塑性与韧性的代价却很大,因此不能仅依靠 间隙固溶来提高硬度。

  高碳的低温回火马氏体和淬火马氏体的硬度基本 相同,但是这两者的硬化机制是有些差异的。低 温回火高碳马氏体的硬度除了间隙固溶的作用外, 还有共格的ε-碳化物沉淀的重要贡献。这时所获 得的实际硬化效果维持不变,然而由于碳化物的 沉淀使塑性和韧性得到了改善。

  因此,为获得高的硬度,综合利用间隙固溶强化 机制和碳化物沉淀强化机制是合理的。

  马氏体置换固溶P、Si和Mn也可附加的增高硬度, 相应的加入重量百分比1%,约分别提高200、100 和90HB。

  红硬性是指刃具钢当其温度达到一定温度以后, 如500℃—600 ℃,仍能保持住高的塑变抗力的性 能,因此它是表征刃具钢能在较高温度下保持住 某种组织结构而不转化的性能。

  为了使钢具有马氏体组织形态的热稳定性,就要 使钢具有高的马氏体组织的回复和再结晶抗力。W、 Mo、Cr、V、Nb和Co等元素在α —Fe的置换固溶可 提高α —Fe原子的自扩散激活能,阻碍位错攀移 和交滑移,阻碍位错网络的连接,从而延迟回复 再结晶过程。

  在钢中均匀分布的过剩碳化物(M3C,M6C)细粒可以 提高硬度和耐磨性而这些碳化物很不稳定,在升 高温度时易于聚集长大,因而这种未固溶碳化物 对红硬性贡献不大。W、V、Ti和Nb等元素在渗碳 体中的固溶量非常小,Mo和Cr在其中的固溶量也 有限,当它们在钢的含量超过在渗碳体中的固溶 量便有可能在高温回火时以特殊碳化物M2C或MC方 式在马氏体基体上均匀的析出,由于它们只在高 温回火的条件下才能沉淀出来,说明它们在较高 的温度下是稳定的。

  马氏体的切断抗力与 其间隙固溶的C量有关, 增多过饱和固溶C量可 以提高切断抗力,降 低正断抗力。

  当Fe—C合金的C量超过0.60%,继续提高C量对合 金的淬火组织硬度改变不多,但影响其淬火和低 温回火组织的强度和塑性、韧性。协调强度、塑 性和韧性可以一下几个方面来考虑: (1)保持奥氏体起始的细晶粒状态,从而得到细的 马氏体组织; (2)控制未固溶碳化物的形态和分布,避免产生网 状碳化物; (3)严格控制钢中的杂质元素的量,S≤0.020%, P ≤0.030%

  (1)良好的冷热塑性形变加工性、切削和磨削加 工性。 (2)在加热时,低的过热敏感性,以及低的脱碳 敏感。 (3)高的淬透性和淬硬性。 (4)低的热处理变形和开裂倾向性。 (5)好的热成型性。

  过共析钢的粒状珠光体组织硬度约为160—250HB, 显然粒状珠光体是有利于切削加工组织状态。另 外,此性能还与成分有关,如V含量会使磨削性变 坏。

  粗大的马氏体组织增大脆性断裂的倾向性,是刃 具崩刃的一个原因,均匀的粒状珠光体组织的过 热倾向性小,经适当的淬火处理后可得到隐晶马 氏体。另外在钢中加入V、Cr、W等元素可以克服 过热敏感性的缺点。

  马氏体的淬透性对于刃具钢有两方面意义,一是 要是刃具获得均匀的马氏体组织,二是可以实现 缓慢冷却淬火,从而可使刃具的淬火变形减低到 最小程度。淬火前后体积差的控制通常是通过奥 氏体量的改变来调整马氏体相变的体积的,亦即 通过Ms点的改变来实现的,可以通过加入强烈降 低Ms点的元素Mn来实现。

  高硬度、高磨损抗力刃具用钢 较高硬度、较高强度和适当韧性的刃具用钢 高红硬性、耐磨性和适当韧性的刃具钢

  在不连续切削或连续低速切削时,刃具的温度升 高不致超过250℃,其所期望的性能主要是高硬 度、磨损