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渗碳淬火后的混晶现象您见过吗?

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发表于 2013-7-2 09:31:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
现在这个问题出现得越来越频繁了,铁匠想和大家讨论一下,最好也请大家一起分享下,碰到的此类问题。
可以讨论混晶形成原因,现象,解决方法,等等。

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发表于 2013-7-2 09:35:10 | 显示全部楼层
是的,版主这个提议很好,能不能讨论除了锻造与正火正常外的,如在渗碳过程中可能导致混晶的几种可能.

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没有这种可能性  发表于 2013-7-2 10:06
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 楼主| 发表于 2013-7-2 10:05:45 | 显示全部楼层
先来抛砖头吧,
渗碳淬火回火后组织,发现混晶,材料是20CrMo,大晶粒主要出现在心部。
20CrMo 混晶 50X 硝酸酒精.jpg
20CrMo 混晶 100X 硝酸酒精.jpg
20CrMo 混晶 100X 苦味酸.jpg
20CrMo 混晶 100X 苦味酸腐蚀.jpg

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发表于 2013-7-2 10:07:26 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 10:05
先来抛砖头吧,
渗碳淬火回火后组织,发现混晶,材料是20CrMo,大晶粒主要出现在心部。

我的一部分产品就像上面的图一样,但没这么多.也就一两个大的
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发表于 2013-7-2 10:09:42 | 显示全部楼层
毛毛的 发表于 2013-7-2 09:35
是的,版主这个提议很好,能不能讨论除了锻造与正火正常外的,如在渗碳过程中可能导致混晶的几种可能. ...

版主你这一说,那出现问题都在材料与正火上了
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发表于 2013-7-2 10:12:55 | 显示全部楼层
混晶还是在毛坯上下功夫吧
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 楼主| 发表于 2013-7-2 10:13:08 | 显示全部楼层
用HV0.05的载荷,分别对大晶粒和细晶粒处,进行显微硬度检测,大晶粒处硬度410HV,小晶粒处360HV,疑为材料成分偏析引起。
外送第三方实验室做电子探针微区成分分析,证实大晶粒区存在碳元素和锰元素的偏聚,由于是心部位置,可确定与渗碳工艺无关,原材料造成的这个偏析。

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我觉的Mn应该对此事负主要责任。  发表于 2013-7-2 19:19
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 楼主| 发表于 2013-7-2 10:26:03 | 显示全部楼层
第二个例子:
某冲压零件,S20C材料,3.5毫米板厚,网带炉碳氮共渗后发现混晶现象,追溯原材料,发现原材料就有此现象,下图是混晶材料和正常材料的对比,25X,100X,400X的对比照片:
S20C 原材料混晶.jpg

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顶  发表于 2016-10-9 16:52
这个例子真的很好.  发表于 2013-7-2 10:37

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发表于 2013-7-2 10:38:23 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 10:13
用HV0.05的载荷,分别对大晶粒和细晶粒处,进行显微硬度检测,大晶粒处硬度410HV,小晶粒处360HV,疑为材料 ...

版主就按以上说的产品,从新淬火一下,晶粒有细小的可能吗?
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 楼主| 发表于 2013-7-2 10:38:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 10:48 编辑

调查后发现,产品的加工流程为: 钢厂热轧--酸洗--两次冷轧--再结晶退火--精轧--冲压--热处理
当时做的头脑风暴:

1,热轧过程中可能造成混晶的原因:
A,终轧温度低,在两相区轧制,奥氏体和铁素体晶粒大小差异造成。
B,碳锰等合金元素偏析,局部合金元素聚集,在以后加热过程中引起晶粒局部长大。
C,钢锭存在大量第二相颗粒杂质,分布不均匀,在加热过程中起到钉扎晶界作用,局部出现细晶粒,其他区域继续长大。
Action:调查热轧板的晶粒度和成分偏析状况。

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 楼主| 发表于 2013-7-2 10:44:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 10:48 编辑

2,冷轧变形量对晶粒度的影响,
临界变形量.JPG 再结晶晶粒控制.jpg

A,冷轧时变形量不均匀,材料局部变形量不够,再结晶时引起第一类异常长大。
B,冷轧变形量过大,引起第二类异常长大。

ACTION:调查冷轧变形量,调查热轧钢板厚度是否存在较大差异。

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 楼主| 发表于 2013-7-2 10:53:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 10:55 编辑
毛毛的 发表于 2013-7-2 10:38
版主就按以上说的产品,从新淬火一下,晶粒有细小的可能吗?

你还是那么急,其实采取什么措施,是第二步讨论的事,这里我想分析的是根本原因,以及怎么分析根本原因。
我在那个关于8D的帖子里,简单提到过如何分析根本原因,每道工序都不放过,把所有可能性列出来,一个一个去排除,用数据来排除,或者确认。
这里是个很好的例子。

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记住了  发表于 2013-7-2 11:01
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发表于 2013-7-2 10:53:35 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 10:44
2,冷轧变形量对晶粒度的影响,

铁匠能否再讲解一下:组织遗传的问题。
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 楼主| 发表于 2013-7-2 11:00:04 | 显示全部楼层
先把你们的问题放一放,铁匠继续把案例讲完:

3,再结晶退火工艺对晶粒度的影响

图片1.jpg
A,退火温度过高造成晶粒长大
B,局部温度不均匀造成晶粒度不均匀
Action: 1,调查再结晶退火温度是否合适,
     2,钢材是否存在受热不均现象,保温时间是否合适。

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 楼主| 发表于 2013-7-2 11:04:34 | 显示全部楼层
4, 热处理工艺的影响

A,炉温均匀性问题,可能会造成同炉产品有差异
B,零件加热速度,零件壁厚大的话,可能会造成同一个零件上不同部位温差较大。

Action:1,炉温均匀性调查
        2,温度校准
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 楼主| 发表于 2013-7-2 11:11:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 11:42 编辑

我们和客户沟通后,一起调查了以上action里列出的所有问题,
数据表明冷轧的变形量是12%, 非常接近第一次异常长大的范围,而且热轧板的板厚有波动,所以有的批次好,有的批次差。
最终制定的解决措施是: 更改热轧板厚度,采用更厚的热轧板,将冷轧工序的变形量提高到30%以上。
这个事发生在2010年,到现在为止,再没有出现过这种情况。客户是一家欧洲公司,在国外用的就是30%的变形量,国产化的时候,其技术人员把这个参数改了!{:soso_e111:}
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 楼主| 发表于 2013-7-2 11:22:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 11:27 编辑
毛毛的 发表于 2013-7-2 10:38
版主就按以上说的产品,从新淬火一下,晶粒有细小的可能吗?

第一个例子里,只要是重新返工淬火都可以拿到细晶,并且在试验炉里只加热一个零件到940C渗碳温度,按照原渗碳工艺走一遍,也不会有粗晶出现。
所以我们给出的结论是原材料即使有问题,在一定的热处理工艺条件下还是能够部分解决问题的,可以采用的解决方法有:
1,渗碳后缓冷,重新840C奥氏体化后淬火,由于奥氏体化温度是840,远低于原来的940C,可得细晶,缺点是变形可能会大点,成本也高。
2,降低渗碳温度,渗碳后直接淬火,缺点是温度低,时间要延长,
3,加快加热速度,试验炉里做和满炉做,唯一差别就是加热速度快很多。缺点是满炉生产,这个速度提升幅度有限。

其实是原材料问题,靠热处理补救,事倍功半不说,热处理该不该为前道的错误买单呢?
最终还是回到源头,和钢厂沟通,优化其工艺,才解决的问题。


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真是说到点子上,高人.请下面跟贴的加分.  发表于 2013-7-2 11:39

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 楼主| 发表于 2013-7-2 13:13:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 13:18 编辑

第三例子:
孤鸿踏雪在生产中发现的同样的混晶问题,寄样给我后,我们实验室拍的照片,具体原因不明。这个看上去有点诡异,表面比较多,心部几乎很少大晶粒。另外,似乎有带状分布特点,沿着锻造流线。

1.50-2.jpg
3.400.jpg
1095.400.jpg
SUR.400-2-TOP.jpg
SUR.400-PITCH.jpg
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 楼主| 发表于 2013-7-2 13:40:41 | 显示全部楼层
吉祥如意 发表于 2013-7-2 10:53
铁匠能否再讲解一下:组织遗传的问题。

娃娃这个问题可不好答哦,首先要了解什么叫组织遗传,什么叫混晶现象。
混晶现象:钢的金相组织中同时出现细晶和粗晶的现象叫混晶。
组织遗传:将粗晶有序组织加热到高于Ac3温度, 可能会导致形成的奥氏体与原始晶粒具有相同的形状、大小和取向,这种现象叫组织遗传。
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发表于 2013-7-2 13:43:27 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 13:40
娃娃这个问题可不好答哦,首先要了解什么叫组织遗传,什么叫混晶现象。
混晶现象:钢的金相组织中同时出 ...

这个问题是不好讲。简单了没兴趣,复杂了不好理解。知道个原则就是可以了。
铁匠接下去是否要讲到:如何消除和避免混晶的问题了。
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发表于 2013-7-2 16:34:59 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 10:05
先来抛砖头吧,
渗碳淬火回火后组织,发现混晶,材料是20CrMo,大晶粒主要出现在心部。

有没有渗碳淬火前的组织图片?
该会员没有填写今日想说内容.
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 楼主| 发表于 2013-7-2 17:06:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 aaron01 于 2013-7-2 17:13 编辑
吉祥如意 发表于 2013-7-2 13:43
这个问题是不好讲。简单了没兴趣,复杂了不好理解。知道个原则就是可以了。
铁匠接下去是否要讲到:如何 ...

消除和避免混晶,铁匠还是觉得应该从原材料着手的。这个话题留给大家讲比较好,铁匠一个人独角戏也不好
铁匠刚刚学习的资料上说,平衡组织加热奥氏体化,不会出现组织遗传;而非平衡组织加热奥氏体化,很容易出现组织遗传,铁匠仔细一想,还真是这么回事哦。

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版主你好,能不能把我上次提的心部组织粗大的产品给你寄几个,没渗碳的和我这边渗过的样件给你的,请你帮忙看一下原材料是否有问题或渗碳问题  发表于 2013-7-4 08:25

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吉祥如意 + 10 只有此路一条。

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 楼主| 发表于 2013-7-2 17:13:28 | 显示全部楼层
孤鸿踏雪 发表于 2013-7-2 16:34
有没有渗碳淬火前的组织图片?

例1的那个问题是发生在2009年,记得当时有的原材料能发现混晶,有的不能发现,渗碳淬火后都有混晶现象。

热处理前后混晶情况对比.jpg

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 楼主| 发表于 2013-7-2 17:28:17 | 显示全部楼层
原始组织对组织遗传的影响:
原始组织是影响组织遗传的重要因素。同一钢种,原始组织是贝氏体时比马氏体的遗传性强。原始组织是魏氏组织时,也容易出现遗传。原始组织是铁素体+珠光体组织时,一般不会发生组织遗传。
对于原始组织是非平衡组织的合金钢,组织遗传是一个普遍现象。
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发表于 2013-7-2 19:16:02 | 显示全部楼层

亚共析钢的混晶组织
亚共析钢的混晶组织.jpg

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此图片比较典型。请介绍一下工艺情况。  发表于 2013-7-2 19:29

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aaron01 发表于 2013-7-2 10:44
2,冷轧变形量对晶粒度的影响,

http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=3063&extra=我这个好像就是变形造成的。 200x-纵向~1.jpg 200x 100x~1(1).jpg 100x 200x~1.jpg 200x

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发表于 2013-7-2 19:40:40 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 13:13
第三例子:
孤鸿踏雪在生产中发现的同样的混晶问题,寄样给我后,我们实验室拍的照片,具体原因不明。这个 ...

这个帖子我跟过,我一直认为是合金元素的偏析,不知道最终是什么原因?
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发表于 2013-7-2 21:50:28 | 显示全部楼层
那个第三例能不能有这样猜测:
锻造时(或更早时)表面脱碳。随后的加热,由于温度较低,虽达到了未脱碳区域的临界温度,但没有达到脱碳层的临界温度。
未脱碳区域被细化,脱碳区域保持锻后的粗晶原始状态。

愚见。
现在站在什么地方不重要,重要的是你往什么方向移动。
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 楼主| 发表于 2013-7-2 22:14:11 | 显示全部楼层
qibao9891 发表于 2013-7-2 21:50
那个第三例能不能有这样猜测:
锻造时(或更早时)表面脱碳。随后的加热,由于温度较低,虽达到了未脱碳区 ...

锻造流线方向和大晶粒有一致性,我猜可能和锻造比不够有关,当然是没有什么根据的猜测,具体原因调查应该由杨工在现场完成。
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清淡 发表于 2013-7-2 19:32
http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=3063&extra=我这个好像就是变形造成的。200x100x2 ...

变形晶粒,确实表面的组织比心部要粗,不过算不上混晶,混晶的话,大晶粒至少要达到奥氏体晶粒度4级,或者更低。
这个表面和心部晶粒差别显然是变形量不同造成的。
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 楼主| 发表于 2013-7-2 23:58:09 | 显示全部楼层
沧海一声笑 发表于 2013-7-2 19:16
亚共析钢的混晶组织

似乎和表面脱碳有关,哪头靠近表面?细晶区?还是粗晶区?
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发表于 2013-7-3 08:14:35 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 23:53
变形晶粒,确实表面的组织比心部要粗,不过算不上混晶,混晶的话,大晶粒至少要达到奥氏体晶粒度4级,或 ...

这种变形造成的不能算混晶嘛?有人回复是变形量不同,再结晶造成的,刚好和版主说的差不多。
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 楼主| 发表于 2013-7-3 08:54:28 | 显示全部楼层
清淡 发表于 2013-7-3 08:14
这种变形造成的不能算混晶嘛?有人回复是变形量不同,再结晶造成的,刚好和版主说的差不多。 ...

应该算不上,大晶粒也够不上4级,而且是比较均匀的
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发表于 2013-7-3 17:55:05 | 显示全部楼层
aaron01 发表于 2013-7-2 17:28
原始组织对组织遗传的影响:
原始组织是影响组织遗传的重要因素。同一钢种,原始组织是贝氏体时比马氏体的 ...

假如合金钢原始组织出现非平衡组织,我是不是可以通过高温回火来降低组织遗传的现象出现?
是非天天有,不听自然无。
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 楼主| 发表于 2013-7-3 18:16:05 | 显示全部楼层
心情 发表于 2013-7-3 17:55
假如合金钢原始组织出现非平衡组织,我是不是可以通过高温回火来降低组织遗传的现象出现? ...

是的,采取退火或者是高温回火,消除非平衡组织,实现α 相再结晶,获得细小碳化物和铁素体的整合组织,可避免组织遗传。
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发表于 2013-7-3 20:20:05 | 显示全部楼层
以前经常遇到在渗碳淬火后,零件外表面和心部晶粒度都正常,总是在过渡层中会出现晶粒粗大。。。。这是怎么回事?
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 楼主| 发表于 2013-7-3 22:34:57 | 显示全部楼层
心情 发表于 2013-7-3 20:20
以前经常遇到在渗碳淬火后,零件外表面和心部晶粒度都正常,总是在过渡层中会出现晶粒粗大。。。。这是怎么 ...

这个问题要具体问题具体分析了,抄袭了搬运工的那句话
建议是参考第二个例子做全面调查,铁匠最得意的就是案例2了,当时面临停产风险,铁匠做了这样的一个头脑风暴提交给客户,要求客户和我们一起展开调查,最终结论就是铁匠提出过的冷扎变形量问题。从那以后,我们的客户服服帖帖的!
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发表于 2013-7-4 21:14:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 心情 于 2013-7-4 22:05 编辑
aaron01 发表于 2013-7-3 22:34
这个问题要具体问题具体分析了,抄袭了搬运工的那句话
建议是参考第二个例子做全面调查,铁匠最得意的 ...

当时也没怎么调查,  一般都出现是渗碳温度比较高950度,工艺时间大约10个小时左右。。。
渗碳材料是20CrMo,原材料这些当时进来也不做检查。。出现大晶粒度后我们就二次淬火....
我想问一下,渗层不同区域的含碳量不同,是不是对过热敏感性不同?

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发表于 2013-7-5 13:07:34 | 显示全部楼层
坦白说 普通热处理 混晶普遍存在
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发表于 2013-7-5 13:43:41 | 显示全部楼层
心情 发表于 2013-7-4 21:14
当时也没怎么调查,  一般都出现是渗碳温度比较高950度,工艺时间大约10个小时左右。。。
渗碳材料是20CrM ...

这个问题有一定的难度。能否信息多一点。此处图片是渗碳淬回火后,过渡区的图片吗?
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发表于 2013-7-5 14:21:02 | 显示全部楼层
吉祥如意 发表于 2013-7-5 13:43
这个问题有一定的难度。能否信息多一点。此处图片是渗碳淬回火后,过渡区的图片吗? ...

以前遇到很多,外表层晶粒度都是好的,往里面一点总是出现晶粒粗大!
不在这家公司了,就只能找到这么一张金相照片了。。。。
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发表于 2013-7-5 14:24:51 | 显示全部楼层
心情 发表于 2013-7-5 14:21
以前遇到很多,外表层晶粒度都是好的,往里面一点总是出现晶粒粗大!
不在这家公司了,就只能找到这么一 ...

谢谢。
可以把知道的情况大致讲一下,理论上讨论一下也是好的。
此处距渗碳层的情况如何?

点评

当时没注意这个距离.................  发表于 2013-7-5 14:35
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发表于 2013-7-5 16:44:04 | 显示全部楼层
吉祥如意 发表于 2013-7-5 14:24
谢谢。
可以把知道的情况大致讲一下,理论上讨论一下也是好的。
此处距渗碳层的情况如何? ...

去隔壁找到一张类似的组织,方框里面晶粒粗大,以前公司经常出现这样情况...............
1106161900b29adef1ff19f3a2.jpg.thumb.jpg
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发表于 2013-7-5 17:02:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 毛毛的 于 2013-7-5 18:17 编辑
心情 发表于 2013-7-5 16:44
去隔壁找到一张类似的组织,方框里面晶粒粗大,以前公司经常出现这样情况...............
...


我的产品与你的产品一样也是经常出现在这个位置。正火此处都是好的。我还是认为问题出在渗碳上,另一现象是出现此组织从新淬一下火组织就合格了,拿一个正火不好的晶粒度在3级的反复淬火,组织还是粗的.所以我认为问题还是出在渗碳过程中的冷却上.
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发表于 2013-7-5 19:03:19 | 显示全部楼层
心情 发表于 2013-7-5 16:44
去隔壁找到一张类似的组织,方框里面晶粒粗大,以前公司经常出现这样情况...............
...

清楚了。这种情况与渗碳淬火工艺有关。适当改变工艺可以消除此现象。
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发表于 2013-7-6 15:05:13 | 显示全部楼层
吉祥如意 发表于 2013-7-5 19:03
清楚了。这种情况与渗碳淬火工艺有关。适当改变工艺可以消除此现象。

版主这个工艺怎么改变?请指导一下。谢谢
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发表于 2013-7-6 15:11:26 | 显示全部楼层
毛毛的 发表于 2013-7-6 15:05
版主这个工艺怎么改变?请指导一下。谢谢

控制过渡区的范围,也许可以办到。
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发表于 2013-7-6 15:32:37 | 显示全部楼层
吉祥如意 发表于 2013-7-6 15:11
控制过渡区的范围,也许可以办到。

版主你的意思是减少扩散时间吗?
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发表于 2013-7-6 15:35:37 | 显示全部楼层
毛毛的 发表于 2013-7-6 15:32
版主你的意思是减少扩散时间吗?

1. 可以减少扩散的时间设置;
2. 可以提高淬火的温度。
两种方法都可以达到目的,看具体的情况来选择。
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发表于 2013-7-8 09:07:13 | 显示全部楼层
吉祥如意 发表于 2013-7-6 15:35
1. 可以减少扩散的时间设置;
2. 可以提高淬火的温度。
两种方法都可以达到目的,看具体的情况来选择。 ...

第二种方法在我这试了不行,第一种方法有一定的效果不大。我这还有第三种方法。我这试出来不错
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