40Cr材料调质脱碳对机械性能的影响

独语斜阑

今天与日本客户代表讨论40Cr材料锻件调质造成表面脱碳问题，对方提出以下观点：
     1.40Cr锻件如果采用锻造恒温余热淬火的话，要在恒温炉加氧探头监控碳势（说明：我司采用的是锻造后大约5分钟恒温工艺）；
     2.锻造余热调质与二次加热调质相比，在均无保护气氛的条件下更容易造成表面脱碳；
     3.锻件在调质过程中造成脱碳的话，即使在后续加工中已将脱碳层全部加工掉，仍会对工件使用性能造成不利影响（他的解释是工件在使用过程中发热到180°左右又发生脱碳）；
     本人对对方提出的第一条要求认为没必要，对后面两条百思不得其解，特请教大家，谢谢了。

孤鸿踏雪

楼主的“锻造预热淬火”是“锻造余热淬火”吧？

孤鸿踏雪

        40Cr加热到180°C就会脱碳？

若潮

对于“ 2.锻造预热调质与二次加热调质相比，在均无保护气氛的条件下更容易造成表面脱碳；” 我们姑且不评论，他说的有没道理！可以用试验验证，如果热处理现场有合适的圆棒，车过以后，热处理，按照两种工艺对比。也可随炉做试验；做完后在金相显微镜下观察脱碳层即可。口舌之争没必要，用数据说话才是最好的解释

小袁

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 08:25
楼主的“锻造预热淬火”是“锻造余热淬火”吧？

杨工早上好！
我感觉材料，从锻造温度到终锻温度经过锻打外表本来就有一层拖碳层了，
直接利用余热+恒温保温淬火，这样出来的效果当然不如粗车后调质！
我以前的单位，锻件都要求粗车后才能调质。
不过现在提倡节能增效，锻后余热推广不是那么容易的。

孤鸿踏雪

小袁 发表于 2014-1-23 08:35
杨工早上好！
我感觉材料，从锻造温度到终锻温度经过锻打外表本来就有一层拖碳层了，
直接利用余热+恒温 ...

       关于你提出的疑问，我非常认同！我历来也不主张利用锻造预热淬火或调质。因为锻造余热淬火或调质可以大大降低生产成本，但它是以牺牲质量为代价的

小袁

调整和控制好锻造工艺能否减少毛坯的脱碳层产生？
深思一下，认为锻后余热淬火不是“锻打后直接淬火那么简单”
还应该涉及到锻打工艺，还有现场控制的等等@_@

吉祥如意

请问程工：
贵公司采用的是锻造后约保温5分钟的工艺。想知道锻造后工件的大致温度，保温使用的温度。
另外，对于东洋人的话，说得有道理或没道理，都要结合企业的实际情况考虑。

吉祥如意

在脱碳方面，是否也存在组织遗传的问题。

tianmu

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 08:26
40Cr加热到180°C就会脱碳？

氧化都没有啊

tianmu

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 08:38
关于你提出的疑问，我非常认同！我历来也不主张利用锻造预热淬火或调质。因为锻造余热淬火或调质 ...

我认为锻造余热淬火可行，锻造余热退火、正火不行

孤鸿踏雪

tianmu 发表于 2014-1-23 10:28
氧化都没有啊

180°C回火，氧化应该会有，只不过很轻微而已

孤鸿踏雪

tianmu 发表于 2014-1-23 10:30
我认为锻造余热淬火可行，锻造余热退火、正火不行

       孤鸿以为锻造余热淬火或调质是弊大于利的

tianmu

tianmu 发表于 2014-1-23 10:30
我认为锻造余热淬火可行，锻造余热退火、正火不行

明天踏上返乡列车

tianmu

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 10:48
孤鸿以为锻造余热淬火或调质是弊大于利的

可能是你没有干过锻造余热淬火，好多厂连杆锻造余热淬火，回火后的解剖表示各项性能指标大大优于常规调质，另一个更重要的技术条件就是对脱碳层的考虑也不复存在了

tianmu

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 10:48
孤鸿以为锻造余热淬火或调质是弊大于利的

锻造余热淬火和余热退火、余热正火不可相提并论，因为淬火本来就不是常规相变，如果为了经济利益考虑余热退火，余热正火那就不对了。

夏日凉风

180℃脱碳？180℃的保温时间？脱碳层深度？他们有检测吗？

孤鸿踏雪

tianmu 发表于 2014-1-23 12:08
可能是你没有干过锻造余热淬火，好多厂连杆锻造余热淬火，回火后的解剖表示各项性能指标大大优于常规调质 ...

         连杆式一个特殊的产品，而且连杆的余热淬火也是相当成熟的！

         但对于大部分其它产品，由于缺乏长期深入的研究，所以余热淬火未必是成功的，往往因降低成本而为之，却屡屡出现废品或准废品，从而得不偿失

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 08:25
楼主的“锻造预热淬火”是“锻造余热淬火”吧？

嗯，是“锻造余热淬火”。感谢杨工指正，已经修改。

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 08:26
40Cr加热到180°C就会脱碳？

当时我也提出过疑问，对方确实是这样回答的。估计是在忽悠我吧。

独语斜阑

若潮 发表于 2014-1-23 08:32
对于“ 2.锻造预热调质与二次加热调质相比，在均无保护气氛的条件下更容易造成表面脱碳；” 我们姑且不评论 ...

有道理。我们正在做有关这方面的论证。

独语斜阑

小袁 发表于 2014-1-23 08:35
杨工早上好！
我感觉材料，从锻造温度到终锻温度经过锻打外表本来就有一层拖碳层了，
直接利用余热+恒温 ...

就同类工件而言，锻造余热调质是调质后加工，如你所说即使存在脱碳，只要在加工余量范围内，应该是没大问题的；对非加工面来说，锻造后空冷，脱碳倾向不是更大？

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 08:38
关于你提出的疑问，我非常认同！我历来也不主张利用锻造预热淬火或调质。因为锻造余热淬火或调质 ...

锻造余热调质影响质量的最大因素应该是晶粒粗大。不知道还有哪些？

独语斜阑

吉祥如意 发表于 2014-1-23 09:21
请问程工：
贵公司采用的是锻造后约保温5分钟的工艺。想知道锻造后工件的大致温度，保温使用的温度。
另外 ...

嗯，我们持续在跟他们接触，准备进入。但发觉他们有些观点也不是很有道理。

小袁

独语斜阑 发表于 2014-1-23 19:42
就同类工件而言，锻造余热调质是调质后加工，如你所说即使存在脱碳，只要在加工余量范围内，应该是没大问 ...

厚厚的氧化皮是会影响淬火质量的。
必须引起注意！

独语斜阑

tianmu 发表于 2014-1-23 12:08
可能是你没有干过锻造余热淬火，好多厂连杆锻造余热淬火，回火后的解剖表示各项性能指标大大优于常规调质 ...

估计你指的是汽车发动机连杆吧。

独语斜阑

夏日凉风 发表于 2014-1-23 12:59
180℃脱碳？180℃的保温时间？脱碳层深度？他们有检测吗？

对这点我也认为是无稽之谈，说实话，平时没关注这问题，所以一时也拿不出证据反驳，仅仅是口头不同意这个观点。

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 14:05
连杆式一个特殊的产品，而且连杆的余热淬火也是相当成熟的！

         但对于大部分其它产品， ...

对于摩托车发动机曲柄，我们从2000年开始采用锻造余热调质至今，每年产量大致在500万件左右，到目前为止还没发现明显不好。当然，在生产过程中出现过问题，那都是现场控制失误造成的。

独语斜阑

吉祥如意 发表于 2014-1-23 09:51
在脱碳方面，是否也存在组织遗传的问题。

对了，据小刘讲：说是您要过来给我们指导的。我还在等呢。
马上就是春节了，提前给您拜年了，祝身体健康，马年大吉。

独语斜阑

小袁 发表于 2014-1-23 19:50
厚厚的氧化皮是会影响淬火质量的。
必须引起注意！

我所见到过的我们的产品（包括同行业厂家）即使采用二次加热淬火，也是锻件冷却后再加热淬火，没进行表面处理的。

小袁

tianmu 发表于 2014-1-23 12:08
可能是你没有干过锻造余热淬火，好多厂连杆锻造余热淬火，回火后的解剖表示各项性能指标大大优于常规调质 ...

锻后余热淬火没有成熟之前不可广泛推广的，正如杨工所言许多锻件厂都是因为利益为之，
很多情况下质量往往是无法保证。

孤鸿踏雪

独语斜阑 发表于 2014-1-23 19:45
锻造余热调质影响质量的最大因素应该是晶粒粗大。不知道还有哪些？

晶粒粗大就会导致力学性能严重劣化，而且与常规热处理相比，更容易发生淬裂事件。

孤鸿踏雪

独语斜阑 发表于 2014-1-23 20:00
对于摩托车发动机曲柄，我们从2000年开始采用锻造余热调质至今，每年产量大致在500万件左右，到目前为止 ...

关于连杆的锻热淬火：

       　连杆（锻件）采用锻热淬火工艺我国已有数十年的历史，积累了比较成熟的经验，并建立了流水生产线。实践证明，连杆锻热淬火是一项多快好省的工艺，应进一步大力研究和推广。
　　　所谓连杆的“锻热淬火”，是指连杆模锻后立刻急冷（水淬或油淬），然后进行高温回火，经机械加工后直接使用的一种工艺方法。
　　　显然连杆（一般用45钢或40Cr等中碳低合金结构钢）要实现锻热淬火，应控制以下一些因素：
　　　①在保证锻造能顺利进行的情况下，若锻造加热温度或停锻温度低一些，则效果较好；
　　　②锻后至入水（或油）前的停留时间越短越好；
　　　③锻造要求较大的变形程度。若在锻造（模锻）时不考虑或不控制这些因素，则锻热淬火的效果将减弱，甚至会带来不良后果。
　　　采用锻热淬火可以提高连杆的强韧性及疲劳寿命。对比试验表明：采用锻热淬火，可使连杆在具有相同韧性和塑性情况下的强度极限比普通淬火提高17~18％。经两种工艺处理后的连杆，在获得相同硬度的情况下，锻热淬火工艺可使连杆的强度极限提高2.5％，断面收缩率提高4.5％，伸长率提高11％，冲击韧性提高27.6％。
　　　1180℃锻热淬火与1180℃高温热处理，虽然淬火固溶温度相同，但前者是变形后淬火，而后者是不变形直接淬火。锻热淬火的工件强度、韧性和塑性等各项指标均大有提高，特别是伸长率提高了33~8537％，断面收缩率提高了30~62％。冲击韧性提高了17~87.5％。这就可以看出变形在形变淬火中的作用。
　　　锻热淬火的工件机械性能之所以能够提高，是由于加热温度高（与普通淬火加热相比较），所以，碳化物等固溶充分，从而提高了连杆的淬透性。同时，由于变形，使晶粒内产生较多而细小的亚晶粒结构，所以经淬火后马氏体针反而比普通淬火要细小。更主要的是高温变形时所形成的一些微观强化结构经淬火（快冷）被保留下来，这种形变强化与淬火相变强化相迭加必然导致机械性能提高。
　　　另外，锻热淬火省去了淬火重新加热等工艺，从而减小了表层（特别是在连杆不加工的黑皮部分）的脱碳层深度，因而配合表面喷丸或滚压强化工艺，可以使连杆的疲劳寿命大大提高。
　　　连杆采用锻热淬火还可以缩短生产周期、降低成本、降低劳动强度、便于实现流水线作业及机械化等。所以，连杆锻热淬火是一项值得深入研究和推广的工艺。

孤鸿踏雪

独语斜阑 发表于 2014-1-23 19:45
锻造余热调质影响质量的最大因素应该是晶粒粗大。不知道还有哪些？

看看这个附件

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-24 08:40
关于连杆的锻热淬火：

       　连杆（锻件）采用锻热淬火工艺我国已有数十年的历史，积累了比较成熟的 ...

这就是利用形变行成位错晶粒通过淬火保持在工件组织内有利于提高机械性能的说法？

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-24 08:43
看看这个附件

谢谢杨工的资料。预祝你节日愉快，马年大吉。

孤鸿踏雪

独语斜阑 发表于 2014-1-24 22:47
这就是利用形变行成位错晶粒通过淬火保持在工件组织内有利于提高机械性能的说法？ ...

根据34#楼的介绍，锻热淬火与锻后余热淬火是有本质不同的

孤鸿踏雪

独语斜阑 发表于 2014-1-24 22:49
谢谢杨工的资料。预祝你节日愉快，马年大吉。

看看这个帖子http://www.rclhome.net/forum.php ... =4549&fromuid=8，欢迎参与探讨

小袁

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-24 08:40
关于连杆的锻热淬火：

       　连杆（锻件）采用锻热淬火工艺我国已有数十年的历史，积累了比较成熟的 ...

终于明白tianmu老师说为什么锻后直接淬火得到的性能更好了~！！

感谢杨工解疑~！！

yuhaifengyuhaif

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-24 08:40
关于连杆的锻热淬火：

       　连杆（锻件）采用锻热淬火工艺我国已有数十年的历史，积累了比较成熟的 ...

感觉对小型零件还比较适用  对重型机械零件应该很难适用吧？  毕竟冷却效果会差很多了

天边的白云

独语斜阑 发表于 2014-1-23 19:45
锻造余热调质影响质量的最大因素应该是晶粒粗大。不知道还有哪些？

碳化物不均匀也是个问题吧

独语斜阑

吉祥如意 发表于 2014-1-23 09:21
请问程工：
贵公司采用的是锻造后约保温5分钟的工艺。想知道锻造后工件的大致温度，保温使用的温度。
另外 ...

不好意思啊，尹工。很久没逛论坛了，今天才看到您的留言。
我们采用锻后保温主要是为了解决工件温度不均匀问题，温度选用与二次加热大致相当。

独语斜阑

孤鸿踏雪 发表于 2014-1-23 10:48
孤鸿以为锻造余热淬火或调质是弊大于利的

锻造余热调质工件与二次加热工件进行冲击韧性、抗拉强度等性能对比检测，总的来说比二次加热调质的约高。
锻造余热调质的控制难度比二次加热大，不确定因素更多。但因减少一次加热，所以对老板们的诱惑力还是蛮大的。目前重庆这边使用的较多，特别是生产摩托车曲轴的企业。

hanhan-studio

从经济角度锻后淬火是节省成本的，而且有资料介绍锻后淬火对机械性能的提高有帮助哦。
但具体而言，锻后可能存在缺陷哦，如表面裂纹、内部缺陷等，会增加淬火的风险，且锻后淬火的均匀性也不如粗车后淬火理想。最好还是一事一议