一个容易忽视的问题

狂龙

我们有个零件是渗碳后真空淬火，材料是12CrNi3A，我干的真空淬火这道工序，以前是810淬火的，心部硬度34左右，要求30－40HRC，现在830才31，已经连续出现几次了，我把问题定位在齿形试块没有跟产品一起调质导致的心部硬度不够，我说渗碳前的调质是细化晶粒和减少变形的措施，该产品是退火调质，渗碳，真空淬火，回火，喷砂，但，我们单位一位老师傅他说调质不起作用，对心部硬度不存在提升的问题，因我以前实验过一次调质不起作用，对心部硬度不存在提升的问题，因我以前实验过一次20CrMnTi的，齿形试块调质后渗碳淬火比没有调质渗碳淬火的要高2度左右，他说没有理论依据，他说就算你调质了，但你渗碳时910度保温8个小时，晶粒已经重新结晶了，
我觉得调质后的珠光体和铁素体比不调质的珠光体和铁素体组织更细，珠光体呈球状，晶粒度更好，但我就不知道渗碳910保温8个小时，组织又重新结晶了，这就跟没调质的没啥区别了，但我实际实验的调质后的硬度要高一点
我现在就是不知道怎么解释调质后经过910保温后再淬火为什么心部硬度就是比没调质的要高，不知道怎么用理论去解释，我怕在热处理之家发帖有点丢人
说明这是昨晚与之家一会员讨论的一问题记录。希望大家踊跃讨论，尤其是最后一句，希望大家在讨论之余，也多鼓励拥有同样想法的会员。

狂龙

我现在就是不知道怎么解释调质后经过910保温后再淬火为什么心部硬度就是比没调质的要高，不知道怎么用理论去解释，
大家都来帮助该会员解释一下吧。

upposition

狂龙 发表于 2013-4-16 11:13

                               
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我现在就是不知道怎么解释调质后经过910保温后再淬火为什么心部硬度就是比没调质的要高，不知道怎么用理论 ...

先说说你的如何试验的吧.

落水残阳

狂龙 发表于 2013-4-16 11:13

                               
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我现在就是不知道怎么解释调质后经过910保温后再淬火为什么心部硬度就是比没调质的要高，不知道怎么用理论 ...

这个问题好难啊。身为版主的我，也不知道怎么解释。
所以请狂龙转告这位会员，残阳一直觉得，不知道并不丢人，谁都有不知道的东西。但是不知道，就一定要问，之家这么多专家，一定会有个比较满意的答案的。
回头就这个丢人与否的事情，残阳在留言版发个帖

落水残阳

残阳有问题，请教狂龙以及你说的这个会员：
1）这个材料里含Ni量很高，渗碳是不是很慢？
2）含Ni量高的情况下，是高温淬火硬度高，还是稍低点温度淬火硬度高？比如830°C不硬，换800°C呢？会不会反而高点？我是从奥氏体含量上去想的。
残阳对这两个问题，是真不懂，还请赐教

狂龙

渗碳前的调质是细化晶粒和减少变形的措施
这个回答不全面。渗碳前的预备热处理根据钢种无论是采用正火或调质处理或正火加高温回火等工艺方法。都有确保渗层和心部的质量，满足渗碳基体的心部硬度，强度和组织要求，为渗碳做好组织准备的作用。

吉祥如意

我提个建议：
这个问题不好讨论。如果方便分别上传一下，两种状态的心部组织图片，大家再进行分析可好。因为，这本身就是一个实际工作中的问题。能分别打一下，心部显微硬度更能说明问题。

落水残阳

吉祥如意 发表于 2013-4-16 12:22

                               
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我提个建议：
这个问题不好讨论。如果方便分别上传一下，两种状态的心部组织图片，大家再进行分析可好。因 ...

看一下心部金相，更好说明问题。
挂勋章的说话就是有见解啊。残阳拍个马屁

aaron01

这个问题真得很难，我只能说，我比较倾向于那位老师傅的意见，毛坯调质与否对最终气淬的心部硬度没有帮助。
理论上确实老师傅是对的。
要有改善的话，不妨试下在渗碳后增加一次高温回火，让碳化物充分析出，然后再进行真空淬火，有利于获得更细的晶粒，相应也可把奥氏体化温度提高一些。

狂龙

关于该会员问题的说明，通常对于渗碳或渗氮的产品。都是检测试块。很少有破本体的。除非产品出现问题才剖本体。一种常见做法。该会员检测正常的炉次产品，用于检测的试块是经过调质处理的。而出现问题的炉次是检测的试块是未经过调质处理的。
简单的处理办法：剖一零件本体，检测零件的心部硬度。答案就一目了然了。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-4-16 12:28

                               
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这个问题真得很难，我只能说，我比较倾向于那位老师傅的意见，毛坯调质与否对最终气淬的心部硬度没有帮助。 ...

我保留质疑的权力。

wanggong

狂龙 发表于 2013-4-16 12:28

                               
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关于该会员问题的说明，通常对于渗碳或渗氮的产品。都是检测试块。很少有破本体的。除非产品出现问题才剖本 ...

不对!这样是解决了实际问题,却没有解决理论问题.零件合格与否可以直接判断了,渗碳淬火前的调质与否是否对之后的渗碳淬火心部硬度有影响?却还是没有结果.
从一楼帖子看,你和老师傅都做过实验,结果却是不一样的.因为都只做了一次,检验误差不至于达2HRC的,所以下结论都显得太早.星星知我心,此心非彼心,还是检测显微硬度,心部组织,最好能检测心部含碳量.

狂龙

因我以前实验过一次20CrMnTi的，齿形试块调质后渗碳淬火比没有调质渗碳淬火的要高2度左右
我的解释，也算抛砖引玉吧。
钢的本质晶粒度和实际晶粒度对热处理工艺的制订具有十分重要的作用，考虑到影响奥氏体晶粒的主要因素，因此在加热过程中控制加热温度和在奥氏体稳定区域的保温时间是至关重要的，事实上温度的影响比时间更重要。这也就是为什么正常渗碳温度在910~930度的原因。低于910度，意味着渗碳时间的延长，高于930度，则奥氏体晶粒长大倾向明显。
钢的晶粒度的大小直接影响到热处理后的钢的性能，而不同钢种在加热时晶粒长大的倾向也不一样。将钢在920~940度加热，保温足够时间3~5小时后测的钢的晶粒大小称为本质晶粒度。它比较真实的反映了奥氏体晶粒长大的倾向大小，通常采用本质晶粒度来表示钢的奥氏体晶粒度。在热处理生产过程中，希望得到细的晶粒，晶粒越细则晶界越多，钢的强度也越高，因此细化晶粒不仅可使钢的强度提高，而且使钢的塑性和韧性得到改善，在冷却后组织的转变产物也会细化。
在本例中，经过调质处理的试块的组织是均匀细小的回火索氏体组织，比之未经过处理的试块晶粒肯定是要细小的。自然在随后的渗碳淬火冷却后的组织产物马氏体也较未经过处理的试块同样经渗碳淬火冷却后的组织产物马氏体要细。我们知道细小的马氏体组织是比粗大的马氏体组织硬度是要略高一些的。（或许也可以这样解释，好懂一些。经过调质处理的试块渗碳淬火后得到的是片状马氏体，而未经过调质处理的试块经过渗碳淬火处理后，得到的是板条马氏体。片状马氏体比板条马氏体的硬度和强度高。但塑性和韧性不如板条马氏体。
水平所限，如有不对。请大家指正。不胜感激。

狂龙

落水残阳 发表于 2013-4-16 11:23

                               
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残阳有问题，请教狂龙以及你说的这个会员：
1）这个材料里含Ni量很高，渗碳是不是很慢？
2）含Ni量高的情况 ...

惭愧，因未接触过这种材料的渗碳，所以无发言权。请有实践经验的会员谈谈吧。

狂龙

upposition 发表于 2013-4-16 11:16

                               
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先说说你的如何试验的吧.

已通知该会员，上线参与讨论。

狂龙

回复11和12楼：
请仔细看会员的表述，产品零件都是经过调质预备热处理的。不同的是放置的试块出现问题前，是经过调质处理的。之后是未经过调质处理的。

落水残阳

残阳倒是有个解释，错了轻拍。
调质与未调质如果心部真有这样的硬度差，假设这个前提是正确的，对于同一批材料也是正确的，那么理论解释：
调质是一次淬火和高温回火的过程，合金元素的碳化物经历过一次溶解和析出，分布的略显均匀。渗碳温度虽然很高，但并不意味着所有合金元素碳化物都已经溶解，溶解后还存在合金元素均匀化的过程。两种工艺相比较而言，调质过一次的合金元素溶入的可能更多，分布的也更均匀，也许会导致硬度更大。

狂龙

发起讨论的目的，就是集思广益。错了也不要紧，最起码看到正确答案后，知道自己错在哪里，不会一错再错，把错的当对的。是吧。
期盼更多的专家和会员来参与讨论。

孤鸿踏雪

孤以为这是材料问题

秦时明月

有条件的家友不妨做个试验。

喜欢上岸的鱼

收盘了，我就来了，现在很明确的就是调质比不调质的试块晶粒更细化，这是勿容置疑的，就是怎么解释910保温8小时后，奥氏体重新结晶后就不是跟没有调质的组织和晶粒一样了吗？，纠结的是910的保温温度和8个小时的时间足以让奥氏体重新结晶和排列。目前的实验还没做出来，等做出来了，我把实验结果发上来。我的理论水平差的很，希望大家不要笑话我，呵呵。

小小丑

先介绍一下你的调质和渗碳工艺吧。
好像D2类预先980℃淬火，有利于最后的晶粒。
低碳钢的调质好像有助于球化珠光体。
或许和原始组织的铁素体分布有关系，即使经过渗碳，淬火也不能够很好的解决铁素体块状或带状。
个人意见，不足为凭。

小小丑

wanggong 发表于 2013-4-16 12:47  不对!这样是解决了实际问题,却没有解决理论问题.零件合格与否可以直接判断了,渗碳淬火前的调质与否是否对 ...

赞成
如果可以保证是一块小料料直接做出两件试块，出现调质与非调质的差别，或许不用考虑心部元素含量，特别是含碳量。

小小丑

一般认为等温正火就可以保证渗碳前的预备热处理需要了。

吉祥如意

喜欢上岸的鱼 发表于 2013-4-16 15:21

                               
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收盘了，我就来了，现在很明确的就是调质比不调质的试块晶粒更细化，这是勿容置疑的，就是怎么解释910保温8 ...

举个例子：猪肉事先油炸和不油不油炸的，同样慢火煮炖3小时，为什么肉感不一样。

随风飘飘

我也认为这是材质问题，也不排除设备控温及淬火介质的问题？材质的原因最有可能。

wqjtyx2012

你可以适当的调高淬火温度 。理论上说 每加热 奥氏体化，  降温一次都起到细化晶粒的作用
就算长大 也比前次要小

草原的风

个人看法，仅供参考。我赞同调质处理就是比不调质处理后的硬度要高一些，理由如下（只讨论心部组织，不管表面渗碳过程）：
一、渗碳淬火前的过程：
调质处理是经过一次淬火+高温回火的，组织是回火索氏体，即等轴铁素体+粒状碳化物。
非调质处理组织跟钢材出厂状态及是否锻轧有关，一般是珠光体，即片状铁素体+片状渗碳体。
显然，调质处理后的组织更细、更弥散、组织分布更均匀，界面能更小，组织更稳定，合金元素分布也更均匀。
二、渗碳前的奥氏体化过程
当调质处理和非调质处理的钢重新加热进行奥氏体化时，由于调质处理的组织具备上述的特点，组织更稳定，所以调质处理的钢比非调质处理的钢更不易奥氏体化，减缓了奥氏体化进程，同时，由于回火索氏体是更弥散的粒状碳化物而不是片状碳化物，而奥氏体形核是在铁素体和碳化物的相界面上面形核，因此，增加了奥氏体的形核率，而弥散的未溶解的粒状碳化物的阻碍作用，降低了奥氏体的长大速度，（这个就是本质细晶粒钢在高温下能够保持细晶粒的原理），所以，同等条件下，即使经过长达9个小时的渗碳时间的高温保温，调质处理比非调质处理的奥氏体晶粒度更细小一些。
合金元素形成的碳化物由于粒状的个体体积小，弥散分布，容易溶解到奥氏体中，所以，钢奥氏体化后调质处理比非调质处理的合金元素分布更均匀。
三、渗碳淬火过程
合金元素只有溶解到奥氏体中才能够提高其淬透性，由于渗碳的高温和时间长，无论调质处理和非调质处理，合金元素都能够溶入奥氏体中，因此，同等条件下其淬透性一样，相比较而言，调质处理比非调质处理合金元素分布更均匀，而非调质处理的钢，虽然合金元素溶入奥氏体，但是却不均匀，即使经过高温900多度达到十几个小时，成分也是不均匀的，因为合金元素的扩散速度更慢，（渗碳几个小时，碳原子才能够扩散几个毫米）
四、回火过程
因为，淬透性一样，所以淬火后的马氏体量和残余奥氏体量的一样的。但是由于调质处理比非调质处理的奥氏体晶粒细小，获得的马氏体也是细小的，且合金元素分布更均匀，所以在回火过程中是有差别的。为了渗碳层的缘故，渗碳后是采用低温回火的。调质处理由于奥氏体的细小而导致马氏体细小，析出的碳化物比非调质处理要细小要弥散，起到一个沉淀硬化或弥散强化的作用，而非调质处理的钢由于合金元素的不均匀，在回火过程中碳化物优先在合金元素浓度高、不均匀的地方形核，因此碳化物颗粒相比较而言粗大一些、数量少一些，显然力学性能不如调质处理的。碳化物的存在状态差别（大小、数量、分布）、晶粒度的差别、合金元素的分布影响了其力学性能。由于碳化物的存在状态差别不大，而晶粒度的差别、合金元素的分布差别也不大且其对硬度的贡献值相对比较小，所以，调质处理比非调质处理硬度高不了太多，而对其他性能却影响颇大。
通过以上分析可以断言：
调质处理比非调质处理其实不仅硬度高，而强度、塑性、韧性会要更高一些。

57037430

草原的风 发表于 2013-4-17 16:15

                               
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个人看法，仅供参考。我赞同调质处理就是比不调质处理后的硬度要高一些，理由如下（只讨论心部组织，不管表 ...

理论与实践相结合！！！我也是学材料的！！！还是上学时，书上写的！！！
搞金相的！！！没接触热处理，
我是做熔模铸造的，请问一下，材质ST33-12，组织里面的高温铁素体含量如何降低（要求小于2.5%），实测3%。
客户标准不需要热处理，而我们铸造出来后，不热处理硬度不够？

喜欢上岸的鱼

28楼的专家说的真好，从理论解释了为什么虽经910保温8个小时，其组织还是比未调质的更细小，感谢了。现在实验件已经去切开了，等实验数据出来了再奉上，给大家以数据支持，理论上草原的风已经给出支持了。

喜欢上岸的鱼

此次实验不考虑不同批次材料的差异性，只求证调质和不调质的硬度差别，既然组织已经有差别，就应该会反映在硬度上。

吉祥如意

57037430 发表于 2013-4-18 09:01

                               
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理论与实践相结合！！！我也是学材料的！！！还是上学时，书上写的！！！
搞金相的！！！没接触热处理，
...

建议发个专帖讨论。会员的参与度会更大。

wanggong

喜欢上岸的鱼 发表于 2013-4-18 09:13

                               
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28楼的专家说的真好，从理论解释了为什么虽经910保温8个小时，其组织还是比未调质的更细小，感谢了。现在实 ...

等你上传实验结果,再给你加分!

随风飘飘

请问楼主及大家，晶粒8级与晶粒3级相比，哪个晶粒度级别的材料淬透性会更好？

草原的风

57037430 发表于 2013-4-18 09:01

                               
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理论与实践相结合！！！我也是学材料的！！！还是上学时，书上写的！！！
搞金相的！！！没接触热处理，
...

材质ST33-12是什么材质？不知道，也没有查着，查遍德国铸钢也没有此牌号，在普通结构钢里也没有，只有ST33，商量一下，咱能不能别整洋的，你就说相当于中国普碳钢什么牌号吧？
铸造我不懂，至于什么熔模铸造、消失模铸造之类的我根本就不懂，你问错人了。
因为材料成分不知道，所以无法分析，
至于高温铁素体的事情我倒是可以试一试，但仅仅限于理论分析，至于与实践结合的事情，您来做吧。
由理论知识（前人的实践知识）可知：既然叫高温铁素体，显然是在高温下存在的东西，可是为什么室温却存在了呢？是啊，高温存在的东西为什么室温却存在了呢？那么有两种可能：
1、加入了合金元素，改变了钢的临界点，使得在高温存在的相由于临界点的降低而在室温存在，比如在钢中加入扩大r-Fe相区的元素Ni、Co、Mn、碳氮、铜之类的元素，当你加入到一定量的时候，使得r-Fe本来是在912°以上才能够存在的状况，改变了临界点到了室温以下，（这个跟水里加盐改变了水的凝固点一样的道理，道理相同，机理不同）所以，室温就会存在r-Fe了，这个就是奥氏体钢的道理。由于不知道材质ST33-12是什么，所以，不能够确定。
2、高温存在的东西，室温不会存在，可是为什么却存在了呢？在高温下如果冷却足够缓慢，给高温相足够的孕育期和转变过程需要的时间和温度以及能量，那么高温相会转变为低温相，这个是相变规律（相变规律是理论还是实践我说不清楚），现在既然存在了，至少说明：转变没有足够的孕育期、没有足够的扩散时间、温度太低、相变能量不够。如果不是合金元素作怪的话，可以提出以下措施：
（1）提供转变时间：浇注后加保温措施，降低铸件高温段冷速，特别是高温相转变为低温相的临界温度区域，注意过冷度。至于这个温度是多少，您去实践吧。
（2）热处理：铸件已经存在了，怎么办？莫非按照你的方法重新熔化了再铸不成？理论说不必，你可以重新加热，加热到临界温度区域，保温足够的时间，提供转变需要的温度、时间和能量，让它按照它的自然规律去发生转变。
（3）其他方法：方法有二，其一方法本人鲁钝不知道，其二方法有待研究中，请耐心等待。
以上就是您的问题的理论分析，至于与实践结合的问题，那么您就结合去吧，实践是检验真理的唯一标准（反复强调这句话的人自己却并没有去做，所谓中国特色也）

小小丑

草原的风 发表于 2013-4-18 14:14  材质ST33-12是什么材质？不知道，也没有查着，查遍德国铸钢也没有此牌号，在普通结构钢里也没有，只有ST3 ...

回教授
或许人家的高温铁素体是指δ铁素体。
不过这种组织遗传到室温，好像会出现脆性的。
个人意见，不足为凭。

搬运工

qibao9891 发表于 2013-4-18 21:56

                               
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楼上大神已经很多了。冒着被大神象腿踩扁的危险，提几点不同看法。

第一：12CrNi3A和20CrMnTi的经验不能套 ...

“在化学元素确定的情况下，材料的晶粒度对淬透性也有影响。晶粒越粗，淬透性越好。”这段文字是否值得斟酌？

吉祥如意

搬运工 发表于 2013-4-18 22:26

                               
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“在化学元素确定的情况下，材料的晶粒度对淬透性也有影响。晶粒越粗，淬透性越好。”这段文字是否值得斟 ...

阿豹说的有一定的道理。在一定的条件下，是这样的。

伯龙马

吉祥如意 发表于 2013-4-17 09:50

                               
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举个例子：猪肉事先油炸和不油不油炸的，同样慢火煮炖3小时，为什么肉感不一样。 ...

尹工你这么好玩，每每看到你的帖子都感到你善于联想！是的，万事都有一个通理，哲学可以解释一切。你好聪明啊。你说的例子没错，至于用热处理理论如何解释没说透。

伯龙马

     这个问题应当先考虑影响：影响渗碳淬火后心部硬度的主要因素有哪些？我认为主要是铁素体的形态、多少和分布的影响。渗碳前的正确调质处理（指的是正确调质，即是否铁素体在加热时完全溶解了等），恰恰可以解决铁素体的这些问题。所以，渗碳前的调质很有意义。
    至于910度8小时渗碳能否使调质的结果被消失？我认为：不会消失的。因为得到改善的铁素体，只有缓冷时才会析出，在渗碳过程不会出现不良铁素体。
   至于晶粒度的影响，一是本质细晶粒钢在910度加热不会过热；二是晶粒度对硬度的影响并不显著。

吉祥如意

伯龙马 发表于 2013-4-21 09:15

                               
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尹工你这么好玩，每每看到你的帖子都感到你善于联想！是的，万事都有一个通理，哲学可以解释一切。你好聪 ...

老师，不是我不想以热处理的专业知识和数据来说明这个问题。
鉴于目前的观察仪器的精度，还不能取得足以让人信服的数据。
所以，只好打个比喻。下半年的情况会好些。
明年，争取上个台阶。让老师高兴高兴。

伯龙马

吉祥如意 发表于 2013-4-21 09:47

                               
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老师，不是我不想以热处理的专业知识和数据来说明这个问题。
鉴于目前的观察仪器的精度，还不能取得足以 ...

祝你早日实现。

喜欢上岸的鱼

实验数据出来了，调质后的试块比没有调质的硬度高2－3HRC。一组试块是880淬火550回火，一组是没有调质，同时进行渗碳处理，空冷后真空淬火830＋低温回火。切开后检测心部硬度。结论如上。

吉祥如意

喜欢上岸的鱼 发表于 2013-5-3 20:34

                               
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实验数据出来了，调质后的试块比没有调质的硬度高2－3HRC。

数据已经出来了。你的体会也应该出来呀。搬个板凳听你细细说来。

喜欢上岸的鱼

理论支持，草原的风已经说的很明白了啊，现在数据也有了，我就不总结了吧，呵呵。

喜欢上岸的鱼

我提供了实验数据也不给我加分

tom

喜欢上岸的鱼 发表于 2013-5-3 20:34

                               
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实验数据出来了，调质后的试块比没有调质的硬度高2－3HRC。一组试块是880淬火550回火，一组是没有调质，同 ...

没有调质这组试块有没有经过等温退火处理？
调质作为渗碳淬火前的预备热处理，对变形、心部硬度等影响似乎还不明确。

吉祥如意

喜欢上岸的鱼 发表于 2013-5-4 11:16

                               
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我提供了实验数据也不给我加分

娃娃在岸上就可以把你钓走。